Животински модели за изследване на SARS-CoV-2 и COVID-19 - Trillium GmbH Medizinischer Fachverlag

Ключови думи: ТОРС, SARS-CoV-2, COVID-19, вирус, животински модели, патология, ваксина, имунотерапия

изследване

1. Предистория

2. Модели на мишки

2.1 трансген K18-hACE2 (официално име: Tg (K18-ACE2) 2Prlmn)

Трансгенната миша линия, публикувана през 2007 г., носи човешкия ACE2 ген под контрола на специфичния за епител кератин 18 промотор (K18-hACE2). Мишките K18-hACE2 могат да бъдат инфектирани продуктивно с SARS-CoV (Urbani), което води до прогресивно намаляване на теглото и леталност в рамките на една седмица след инокулацията. Вирусният геном и инфекциозният вирус могат да бъдат открити в белите дробове и мозъка на заразените мишки. В допълнение и двата органа показват възпаление, което се характеризира с имигрирали имунни клетки и повишена експресия на провъзпалителни цитокини. Интересното е, че мишките са били защитени от болестта след пасивна имунизация със специфичното за шипа неутрализиращо антитяло MAb201 [7]. Няколко работни групи показаха, че инфекцията на мишки K18-hACE2 с SARS-CoV-2 може да рекапитулира важни аспекти на COVID-19. Всички групи наблюдават загуба на тегло и пневмония [9–13], което в две от трите проучвания е свързано с разпространение на вируса в ЦНС и смърт на мишките в рамките на една седмица след инфекцията [10, 12, 13].

2.2 HFH4-ACE2 трансген (официално име: Tg (FOXJ1-ACE2) 1Rba)
2.3 CAG-hACE2 трансген (официално име: Tg (CAG-ACE2) AC70Ctkt)

Друг модел на мишка изразява hACE2 под контрола на синтетичния промотор на CAG (CAG-hACE2). Тук са генерирани няколко основатели, които се различават по силата на експресията на трансгена. Подобно на мишки K18-hACE2, мишките CAG-hACE2 развиват летална пневмония с възпаление на ЦНС след инфекция с SARS-CoV. CAG-hACE2 мишки с по-слаба експресия на рецептора успяха да излекуват инфекцията и също така не показаха репликация на вируса в мозъка [16]. До този момент в този модел не са публикувани данни за инфекция с SARS-CoV-2.

2.4 mAce2-ACE2 трансген (официално име: Tg (Ace2-ACE2) 1Cqin)

За да се получи профил на експресия на ендогенния Ace2 ген, тази линия носи трансген, от който се чете ACE2 гена под контрола на миши Ace2 промотор. За разлика от по-рано обсъжданите трансгенни линии, които се основават на инбредни миши щамове, mAce2-ACE2 линията е генерирана в извънродния миши щам CD1 (ICR). Експресията на ACE2 може да бъде открита в белите дробове, сърцето, бъбреците и червата. След инфекция с SARS-CoV (PUMC01) е установена пневмония, както при другите модели, но няма летален изход. Други извънбелодробни органи, като напр Б. мозъка, показа кървене и възпаление. Там обаче не може да бъде открит вирусен антиген [17]. Разликата в тежестта на заболяването в сравнение с другите ACE2-трансгенни мишки може да се дължи на по-ниско ниво на експресия поради ендогенния Ace2 миши промотор, поради позиционни ефекти в мястото на интеграция на трансгена или поради променена имунология поради генетичния фон. След заразяване на мишките mAce2-ACE2 с SARS-CoV-2 (HB-01), изолиран в Wuhan, ходът беше същият като след заразяване с SARS-CoV [8].

2.5 ACE2 чукване (официално име: Ace2em1 (ACE2) Yowa)

По подобен подход работна група използва технологията CRISPR/Cas, за да генерира линия на мишка с удар в гена ACE2 в ендогенния локус Ace2 на мишката. Чукът унищожава гена Ace2 на мишката и също така носи IRES-tdTomato репортерска касета. Експресията на ACE2 може да бъде открита в белите дробове, бъбреците, далака и тънките черва. В белите дробове главно клубни клетки (клубни клетки) експресират флуоресцентния репортер, което показва, че тези клетки също имат ACE2 на повърхността си и могат да бъдат целеви клетки за SARS-CoV-2. След интраназална инфекция с SARS-CoV-2, вирусният антиген се увеличава в клубните клетки на белия дроб, но също и в белодробните клетки, които не експресират репортерния ген. Засега не е ясно дали експресията на IRES-tdTomato в този модел корелира сто процента с експресията на ACE2 или дали антигенът на вируса е попаднал в предполагаемо ACE2-отрицателни клетки по друг начин. Инфектираните мишки с нокаин ACE2 развиват характерната за SARS-CoV-2 интерстициална пневмония без тежки клинични симптоми. Подобно на съобщеното за COVID-19, инфекцията на по-възрастни мишки е довела до по-изразена пневмония, свързана със загуба на тегло (