《Cell:适应小鼠的新型SARS-CoV-2病毒变体可诱导小鼠出现急性肺损伤和死亡》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2020-10-10
  • SARS-CoV-2大流行给人类带来了极大的痛苦和经济损失。人们急需能重现SARS-CoV-2感染的小型动物模型来快速评估医疗对策。

    今年1月份,当科学家们开始准备研究这种危险的新疾病时,所有的目光都集中在ACE2上,ACE2是一种位于人体多种类型细胞表面上的蛋白。SARS-CoV-2,也就是导致COVID-19的新型冠状病毒,会结合到ACE2受体上,并利用它进入细胞并开始生长,从而导致感染。但是人们发现SARS-CoV-2不能使用病毒受体ACE2的小鼠版本。

    美国北卡罗来纳大学教堂山分校病毒学家Ralph Baric的实验室有构建SARS-CoV和MERS-CoV等其他冠状病毒的小鼠模型的历史,因此他们利用他们的专业知识对SARS-CoV-2进行了改造,使得它使用小鼠ACE2受体。

    2020年8月,Baric及其团队改变了SARS-CoV-2病毒基因组中的两个氨基酸位置,构建出一种能够感染标准实验室小鼠的小鼠适应病毒(mouse-adapted virus,即一种经突变后能够感染小鼠的SARS-CoV-2病毒)。由此开发出的一种新的COVID-19小鼠模型重现了这种人类疾病的许多特征,并有助于推动COVID-19候选疫苗和抗病毒药物进入临床试验(Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2708-8)。

    如今,在一项新的研究中,Baric团队通过一连串体内进化,筛选出一种新的适应小鼠的SARS-CoV-2病毒变体,他们称之为SARS-CoV-2 MA10。这种病毒变体可在标准实验室小鼠中重现重症COVID-19疾病的多个方面,比如SARS-CoV-2 MA10在BALB/c小鼠中显示出与剂量和年龄相关的致病性增加。相关研究结果于2020年9月23日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“A Mouse-adapted SARS-CoV-2 induces Acute Lung Injury (ALI) and mortality in Standard Laboratory Mice”。

    这种SARS-CoV-2模型表现出COVID-19疾病的发病率和死亡率,以及宿主遗传学特性、年龄、细胞嗜性、Th1细胞因子升高、表面活性蛋白(surfactant)表达和肺部功能的损失,这种损失与急性肺损伤(acute lung injury, ALI)和急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)的病理特征有关。

    这种SARS-CoV-2模型可以快速利用现有的小鼠资源来阐明宿主遗传学特性的作用、调控SARS-CoV-2发病的基本分子机制,以及与疾病严重程度相关的保护性或致病性免疫反应。该模型有望为研究ALI和ARDS提供一个强大的平台,以便利用标准实验室小鼠评估疫苗和抗病毒药物在包括最脆弱人群(即老年人)在内的人群中的性能。

     

  • 原文来源:https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867420312472;https://news.bioon.com/article/6778993.html
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    • 编译者:hujm
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    • 最近发表在《Journal of Experimental Medicine》杂志上的一项研究中,耶鲁大学医学院的研究人员开发了一种新的小鼠模型,用于研究SARS-CoV-2感染和疾病,并加快针对新型冠状病毒的新型疗法和疫苗的测试。这项研究还表明,关键的抗病毒信号蛋白可能会导致很多与COVID-19相关的组织损伤。 小鼠是使用最广泛的实验动物,但是它们不能被SARS-CoV-2感染,因为该病毒无法识别并结合小鼠的ACE2。 SARS-CoV-2可以感染经过基因工程改造以产生人源化ACE2的小鼠。但是,这些动物的实用性很低,并且仅限于单个小鼠品系。 在这项新研究中,由耶鲁大学医学院的Iwasaki教授实验室开发了SARS-CoV-2感染的另一种小鼠模型,其中动物首先被携带人ACE2基因的另一种无害病毒感染。感染这种病毒的小鼠产生人ACE2蛋白,进而小鼠可以感染SARS-CoV-2。 Iwasaki及其同事发现SARS-CoV-2可以在这些小鼠中复制并诱导类似于在COVID-19患者中观察到的炎症反应,在该患者中,多种免疫细胞被激活并募集到肺中。Iwasaki说:“此外,被感染的小鼠还迅速产生针对SARS-CoV-2的中和抗体。” 人体对病毒感染的反应通常取决于I型干扰素,该信号分子可以激活免疫细胞并诱导产生抗病毒蛋白和抗体。但是I型干扰素过多,尤其是在生产延迟时,可能导致过度的炎症和组织损伤。尽管I型干扰素信号转导可抵御相关的冠状病毒MERS-CoV,但它会响应SARS-CoV-1而引起肺部损伤。 目前尚不清楚I型干扰素在COVID-19中的作用。 Iwasaki及其同事发现,与COVID-19患者相似,感染SARS-CoV-2的小鼠激活了大量与I型干扰素信号传导相关的基因。然后,研究人员使用他们的模型系统感染了缺乏I型干扰素途径关键成分的小鼠,发现它们在控制SARS-CoV-2感染方面并不差。但是,这些动物向肺部募集的炎症免疫细胞更少。Iwasaki说:“这些结果表明,I型干扰素并不限制SARS-CoV-2的复制,但它们可能在COVID-19呼吸道炎症中起病理作用。这尤其令人担忧,因为I型干扰素目前正被用作COVID-19的治疗方法。尽早进行IFN治疗对于其提供保护和益处至关重要。” Iwasaki补充说:“我们开发的小鼠模型提供了广泛可用的高度适应性的动物模型,以了解SARS-CoV-2病毒感染,复制,发病机制。该模型提供了重要的平台,用于测试抗COVID-19的预防和治疗策略。”
  • 《11月12日_SARS-CoV-2的α和β变体在K18-hACE2转基因小鼠中诱发的致病模式与早期毒株不同》

    • 来源专题:COVID-19科研动态监测
    • 编译者:YUTING
    • 发布时间:2021-11-21
    • Nature Communications于11月12日发表了美国食品药品管理局和Vaxcyte公司等机构的文章“SARS-CoV-2 B.1.1.7 (alpha) and B.1.351 (beta) variants induce pathogenic patterns in K18-hACE2 transgenic mice distinct from early strains”,描述了SARS-CoV-2的B.1.1.7(α)和B.1.351(β)变体在K18-hACE2转基因小鼠中诱发的致病模式与早期毒株不同。 文章称,SARS-CoV-2变体B.1.1.7(α)和B.1.351(β)具有更强的传染性和抗体中和抗性。研究人员在K18-hACE2转基因小鼠中发现,SARS-CoV-2变体B.1.1.7和B.1.351的致死性是携带614D的SARS-CoV-2原始病毒株的100倍。与感染了早期SARS-CoV-2毒株(携带614D或614G)的K18-hACE2小鼠相比,感染了B.1.1.7和B.1.351的K18-hACE2小鼠的器官损伤更严重,B.1.1.7和B.1.351感染导致小鼠体内出现明显的组织特异性细胞因子特征,其重要器官中具有显著的D-二聚体沉积,小鼠死亡前的肺缺氧信号较少。之前感染过早期SARS-CoV-2毒株的K18-hACE2小鼠,或肌肉注射过病毒刺突蛋白或受体结合域的K18-hACE2小鼠,对B.1.1.7或B.1.351的致命性再感染具有抵抗力,尽管小鼠产生的抗体对这些广泛关注变体的中和效价低于SARS-CoV-2早期毒株。该研究的结果可以区分由B.1.1.7和B.1.351感染引起的K18-hACE2小鼠与由早期SARS-CoV-2毒株引起的K18-hACE2小鼠的致病模式,并为防治COVID-19的潜在医疗干预措施提供参考。