《EMBO J:如何建立小鼠模型用于疫苗研究》

  • 来源专题:中国科学院病毒学领域知识资源中心
  • 编译者: malili
  • 发布时间:2020-12-21
  • 2020年12月18日讯/生物谷BIOON/---为了开发疫苗并研究人类的免疫应答,科学家们依赖于多种动物模型,包括可以通过基因工程B细胞受体产生人类抗体的小鼠,该B细胞受体是与B细胞膜结合的专门抗体。但是,这些小鼠通常需要数年的时间才能发育,需要复杂的基因修饰和仔细的繁殖过程。

    MGH,麻省理工学院和哈佛大学Ragon研究所副所长Facundo Batista博士说:“产生这些专门小鼠的时间一直是延迟疫苗开发的主要因素。随着CRISPR / Cas9等基因编辑技术的最新发展,我们知道必须有一种方法可以大大加快这一过程。”

    Batista小组开发了一种新的方法来生成用于临床前疫苗评估的小鼠品系,从而大大缩短了这一时间表。在最近发表在《 EMBO》杂志上的一项研究中,这种采用CRISPR / Cas9技术的一步法可以在短短几周内产生具有基因工程人B细胞受体的小鼠。

    为了测试这项技术,研究人员对小鼠进行了改造,使其具有人类B细胞受体,而人类B细胞受体是所谓的广泛中和HIV抗体的前体。已知这些抗体可有效对抗HIV,但很难通过疫苗接种来刺激。前体通过产生广泛中和的抗体样突变对目前在临床HIV试验中使用的抗原产生反应。快速评估不同抗原激活这些前体的能力的能力具有显著加速疫苗开发的潜力。

    改造过的B细胞不仅能够制造高质量的抗体,而且一些已经成为记忆细胞,一旦产生针对病原体的抗体,它们就可以维持长期的免疫力。这意味着这些小鼠很可能可以用来快速验证针对HIV和其他病原体的良好候选疫苗。

    该论文的第一作者,Ragon研究人员Xuesong Wang博士说:“这项新技术可能使研究疫苗和抗体进化的科学家大大加快他们的研究速度。”(生物谷 Bioon.com)

    资讯出处:One-step method to generate mice for vaccine research

    原始出处:Xuesong Wang et al, Multiplexed CRISPR/CAS9‐mediated engineering of pre‐clinical mouse models bearing native human B cell receptors, The EMBO Journal (2020). DOI: 10.15252/embj.2020105926

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  • 《Lasker奖得主建立丙肝疫苗动物模型》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:huangcui
    • 发布时间:2017-12-01
    • 疾病预防是医疗保健系统中极其关键的一个环节,针对肝炎这一顽疾来说意义非常重大。 丙型肝炎是一类引起肝脏炎症的病毒性疾病,可导致肝功能下降或肝功能衰竭。 根据美国疾病控制和预防中心(CDC)统计,美国范围估计有 270 至 390 万人口感染慢性 HCV。全球范围来说,这一疾病影响近 7100 万人口,如果不及时有效治疗,可导致严重肝硬化和肝癌。一些患有多年慢性 HCV 感染的患者会出现黄疸(黄色眼睛或皮肤)症状,并涉及机体出血、腹部液积、感染甚至死亡等并发症。 然而,感染 HCV 在早期疾病阶段往往不呈现外显迹象,导致 80%以上的患者未经确切诊断。所以尽管有效治疗方案确实存在,比如说昨日 Gilead Sciences 公司的泛基因型丙肝新药组合 Vosevi 获得 FDA 批准,从最早疾病干预这一角度来看,患者最需要的是一种可以预防感染的疫苗。 洛克菲勒大学(Rockefeller University)病毒学教授 Charlie Rice 博士、2016 年度 Lasker-DeBakey 临床医学研究奖(Lasker-DeBakey Clinical Medical Research Award)得主几十年来一直在努力研究丙型肝炎治疗方案以及相关疫苗。事实上,他研究团队的先前研究大大推进了治愈丙型肝炎感染的临床发展,相关一系列药物产品曾于近年来首次开始使用。但是,他的实验室和这一领域一直苦恼于缺乏可被用于研究的动物模型,也阻碍了积极有效地探察疾病与免疫系统之间的相互作用。 最近,Charlie Rice 博士和他的同事发现了一种可以在啮齿动物中模拟 HCV 感染这一疾病的方法,以论文形式发表在了国际主流学术期刊《科学》上。研究小组介绍了他们如何发现一种与丙型肝炎密切相关的病毒,但能够感染大鼠和小鼠。研究人员发现,这种新型动物模型概括了大部分人类疾病的症状,这一历史性突破将加速丙型肝炎疫苗的研究。 世界各地的研究人员严重依赖动物模型来深入研究人类疾病。Charlie Rice 博士实验室的研究员、本研究的第一作者 Eva Billerbeck 博士解释说:“我们需要使用动物观察疾病随时间的变化,并监测免疫系统的反应。先前这些需求对丙型肝炎病毒来说是不可行的,这使得我们的工作变得非常困难。” 这个难题的根源来自于丙型肝炎是一种高度特异性的病毒,仅仅感染人类和黑猩猩:这意味着研究人员必须依靠被感染患者的血液样本和肝脏活检来研究疾病。这些有限且罕见的样品仅提供有关疾病进展情况的部分信息,并且难以切实测试新型疫苗。 然而在 2014 年间,一个意想不到的突破出现了。哥伦比亚大学(Columbia University)教授 Ian Lipkin 博士在研究纽约市街头感染普通大鼠的病原体时,发现了一种属于丙型肝炎病毒科属的啮齿动物肝炎病毒。Ian Lipkin 博士和他的同事 Amit Kapoor 博士很快就与 HCV 领域专家 Charlie Rice 博士的实验室分享了这一首次发现的病毒,希望以其为基础创造一个啮齿动物版本的疾病模型。 小鼠是大多数现代生物研究的首选动物模型,这一系统拥有丰富且先进的遗传工具技术,使得机理性研究成为可能。Charlie Rice 博士和他的团队,以及来自哥本哈根的研究人员着手研究大鼠病毒是否也可以感染小鼠。他们从大鼠中分离出肝炎病毒,并将标准实验室小鼠暴露于该疾病源里。这一实验假设成功了:小鼠获得了肝炎病毒感染,并且发展出模仿人类丙型肝炎的许多特征。 在人类患者中,丙型肝炎病毒感染有两个结果:最初是急性感染阶段,一小部分患者完全康复,但大多数患者进展到慢性疾病形式,将继续影响他们,除非得到治疗。Rice 博士和他的团队发现,具有健康免疫系统的小鼠经历了这种疾病的急性感染形式,然后完全恢复;而免疫受损的动物会发展成慢性长期感染,甚至在其免疫系统恢复之后也保持 HCV 感染。目前,洛克菲勒大学研究人员正在使用他们的创新动物模型来了解丙型肝炎如何感染、如何进展,并了解身体对这一病毒的反应。 Charlie Rice 博士评论说:“这项研究将有助于解决肝脏感染和病毒清除等疾病机制。我们努力开发和测试丙肝疫苗,可以帮助最终根除遍布世界各地的这一疾病。”
  • 《2019新型冠状病毒小鼠感染模型的建立》

    • 来源专题:中国科学院病毒学领域知识资源中心
    • 编译者:malili
    • 发布时间:2020-06-01
    • 5月21日,中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心成功开发新型冠状病毒SARS-CoV-2转基因小鼠模型,以“Pathogenesis of SARS-CoV-2 in transgenic mice expressing human angiotensin-converting enzyme2”为题在线发表(论文链接附后)。研究团队使用SARS-CoV-2感染HFH4-hACE2小鼠(使用HFH4肺纤毛上皮细胞特异性启动子将hACE2基因转入小鼠中),通过持续监测小鼠临床症状,观察组织病理变化以及各组织中病毒载量情况,发现感染的小鼠产生了与COVID-19患者类似的间质性肺炎;预先暴露于SARS-CoV-2可以保护小鼠免受病毒的致死感染。该模型的建立为测试潜在疫苗和抗病毒药物提供了有利的工具。 研究团队前期鉴定出SARS-CoV-2利用人血管紧张素转化酶2(hACE2)作为受体入侵宿主细胞而无法使用鼠血管紧张素转化酶2(mACE2),这意味着普通小鼠可能无法有效感染SARS-CoV-2。为了建立SARS-CoV-2小动物感染模型,研究团队迅速利用优势资源,使用实验室之前引进的HFH4-hACE2转基因小鼠对SARS-CoV-2的致病性进行研究。作者在使用SARS-CoV-2感染小鼠后,发现部分小鼠出现明显的体重降低并最终死亡。小鼠肺部在感染第1天和第3天时就出现少量炎性细胞浸润和纤维蛋白渗出的情况。从感染后5天起,小鼠出现重症和轻症两种不同的表型:重症小鼠(27.3%)肺部展现出严重的血管周-支气管周炎性细胞浸润,伴有部分支气管堵塞和透明膜形成;轻症小鼠肺部炎症反应减轻并逐渐恢复正常。病毒载量结果显示SARS-CoV-2主要感染小鼠的肺组织,但在部分小鼠的眼睛,心脏和脑组织中也发现了病毒RNA。 研究团队同时观察了SARS-CoV-2感染小鼠的生存率情况,发现部分小鼠在感染后死亡,主要原因可能是hACE2在小鼠脑中表达所致。通过对感染存活小鼠和未感染过的小鼠进行高剂量攻毒,发现被感染过的小鼠可以免受病毒的致死性攻击(图1)。 这项研究发现HFH4-hACE2转基因小鼠模型对SARS-CoV-2易感,小鼠肺组织是病毒的主要靶器官并且能部分模拟COVID-19的病理变化;预先暴露于病毒能保护小鼠免受严重的肺部感染(图2)。该模型的成功建立给疫苗及抗病毒药物提供了简便,高效的测试平台,为新冠肺炎疫情的控制提供了有力的科技支撑。 武汉病毒研究所博士研究生蒋人地、刘美琴、陈颖为该论文的共同第一作者,石正丽研究员与杨兴娄副研究员为该论文的共同通讯作者。北卡罗莱纳大学教堂山分校Ralph Baric教授为该论文的合作者。这项工作得到中国科学院先导专项、国家自然科学基金、中国科学院青促会等项目的大力支持。 图1.预先暴露于SARS-CoV-2可保护小鼠免受严重肺部感染。存活小鼠及初次感染小鼠在高剂量SARS-CoV-2感染后的体重变化情况(A);生存率情况(B);主要器官病毒载量情况(C);肺组织病理变化及肺组织与脑组织病毒抗原表达情况:初次感染(D,F,H),再次感染(E,G,I)。 《细胞》(Cell)期刊论文链接: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30622-X 原文链接:http://www.whiov.ac.cn/kyjz_105338/202005/t20200526_5597457.html