新冠小鼠模型-抗疫助

冠状病毒容易出现新的宿主物种，最近由SARS-CoV-2（COVID-19大流行的病原体）证明。迫切需要概括SARS-CoV-2疾病的小动物模型来快速评估医疗对策（MCM）。SARS-CoV-2不能感染野生型实验室小鼠，因为病毒尖峰（S）蛋白与人类受体ACE2的小鼠同源物之间的相互作用效率低下。我们使用反向遗传学来重塑S和mACE2结合界面，从而产生一种重组病毒（SARS-CoV-2 MA），该病毒可以利用mACE2进入。SARS-CoV-2 MA在年轻成人和老年BALB / c小鼠的上呼吸道和下气道中复制。重要的是，老年小鼠的疾病更严重，并且比hACE2转基因小鼠的表型显示出更多的临床相关表型。然后，我们通过在具有mACE2天然表达的免疫能力小鼠中的疫苗激发试验研究证明了该模型的实用性。最后，我们表明临床候选干扰素（IFN）lambda-1a可以在体外有效抑制原代人气道上皮细胞中的SARS-CoV-2复制，并且预防性和治疗性给药都会减少小鼠的复制。我们的小鼠适应SARS-CoV-2模型展示了与年龄相关的疾病发病机制，并支持IFN lambda-1a治疗在人类COVID-19感染中的临床应用。
首批结果已经出来了：据NATURE杂志3月12日报导，中国医学科学院医学实验动物研究所建立了转基因小鼠模型和恒河猴新冠肺炎（COVID-19）的疾病模型，报告了感染含有人ACE2基因的猴子和小鼠的初步发现。人源ACE2也是新冠病毒（SARS-CoV-2）借以进入细胞的蛋白。此项工作丰富了对COVID-19病因学和病理学的认识，为进一步研究感染与发病机制、传播途径、药物和疫苗评价等提供了不可缺少的关键支撑。
澳大利亚动物健康实验室的病毒学家们发现，雪貂对新冠病毒SARS-CoV-2易感。目前，研究人员正在研究传染途径，以便之后对潜在疫苗进行测试。雪貂是流感和其他呼吸道疾病的常用动物模型，因为它们的肺部生理与人类相似。但是，没有哪一种动物模型是完美的。我们需要的往往不是一种动物模型，而是多种动物模型。猴子和小鼠可以揭示不同的感染信息，有助于阐明免疫系统的作用或是病毒的传播方式。
 
SARS研究中的小鼠模型回顾

  
历史总是惊人的相似，从SARS到MERS，所用到的动物模型对我们现在选择新冠病毒动物模型都有着重要的借鉴意义。2016年美国国立卫生研究院传染病实验室Troy C Sutton和Kanta Subbarao教授发表综述性文章，详细论述了在研究冠状病毒的过程中动物模型的发展和应用。从小鼠模型来看，研究者用BALB/c近交系小鼠从鼻腔滴入SARS-CoV进行攻毒实验，但是结果发现，小鼠没有出现体重减轻、肺部病理等临床现象。用C57BL/6小鼠获得了相似的结果，仍然缺乏临床表型。在B6以及129SvEv背景条件下，缺乏NK细胞功能或者NK-T细胞的CD1-/-小鼠，和缺乏T和B淋巴细胞的RAG1-/-小鼠的病毒复制动力学相似，且均未出现临床疾病表型。B6背景的STAT1-/-小鼠在组织病理学检查中显示有自限性毛细支气管炎和片状间质性肺炎。但是，在129SvEv背景的STAT1-/-小鼠中，表现出进行性体重减轻和细支气管炎，并发展为间质性肺炎和纵隔炎。尽管小鼠显示出感染和肺部疾病的迹象，但近交系小鼠未能准确地再现在人类观察到的弥漫性肺泡损伤、水肿、肺细胞坏死和透明膜形成。
为了模拟流行病学发现的高龄所导致的死亡率增加现象，研究者开发了SARS-CoV的老年小鼠模型。在此模型中，BALB/c和B6小鼠在肺中表现出高水平的病毒复制，并且这两种小鼠的体重均有减轻，成年BALB/c小鼠还表现出皮毛褶皱和脱水。所有试验观察到，老年小鼠模型对病毒的反应更接近人类所表现出的病毒感染表型，因此老年小鼠比年轻小鼠得到了更广泛的应用。
新型小鼠模型
制备新冠小鼠模型除了转基因的方式之外，还有用腺病毒载体转导hACE2制备新冠模型小鼠的方法。2020年6月10日，广州呼吸疾病国家重点实验室赵金存教授团队联合多家单位共同发表了利用腺病毒载体制备的新冠小鼠模型，如下图所示，该研究通过复制缺陷型腺病毒（Ad5-hACE2）将外源hACE2通过鼻内转导的方式递送入C57BL/6和BALB/c两种品系及相应基因敲除的小鼠中，对小鼠进行攻毒实验，通过免疫印迹和流式细胞术检测hACE2的表达。
研究观察到hACE2主要在肺泡上皮中表达，偶尔在气道上皮中有阳性细胞。感染新冠病毒的Ad5-hACE2转导的BALB/c小鼠以及C57BL/6在感染2天后开始出现皮毛起皱、驼背和呼吸困难等症状，类似于SARS-CoV感染BALB/c小鼠。两种小鼠品系的肺组织均显示出多种损伤，包括血管周围至间质性炎性细胞浸润、坏死细胞碎片和肺泡水肿。这些都表明，该方法制备的新冠小鼠模型对新冠病毒易感，能够有效评估疫苗和药物的疗效。