Zvieracie modely pre výskum SARS-CoV-2 a COVID-19 - Trillium GmbH Medizinischer Fachverlag

Kľúčové slová: SARS, SARS-CoV-2, COVID-19, vírus, zvieracie modely, patológia, vakcína, imunoterapia

modely

1. Pozadie

2. Modely myší

2.1 transgén K18-hACE2 (oficiálny názov: Tg (K18-ACE2) 2Prlmn)

Transgénna myšia línia publikovaná v roku 2007 nesie ľudský gén ACE2 pod kontrolou promótora keratínu 18 špecifického pre epitel (K18-hACE2). Myši K18-hACE2 mohli byť produktívne infikované SARS-CoV (Urbani), čo malo za následok progresívne znižovanie hmotnosti a letalitu do jedného týždňa po naočkovaní. V pľúcach a mozgoch infikovaných myší bolo možné zistiť vírusový genóm a infekčný vírus. Okrem toho oba orgány vykazovali zápal, ktorý sa vyznačoval imigrovanými imunitnými bunkami a zvýšenou expresiou prozápalových cytokínov. Je zaujímavé, že myši boli chránené pred ochorením po pasívnej imunizácii spike špecifickou neutralizačnou protilátkou MAb201 [7]. Niekoľko pracovných skupín súčasne ukázalo, že infekcia myší K18-hACE2 SARS-CoV-2 môže rekapitulovať dôležité aspekty COVID-19. Všetky skupiny pozorovali úbytok hmotnosti a zápal pľúc [9–13], ktorý v dvoch z troch štúdií súvisel s šírením vírusu do CNS a smrťou myší do jedného týždňa po infekcii [10, 12, 13].

2.2 HFH4-ACE2 transgén (oficiálny názov: Tg (FOXJ1-ACE2) 1Rba)
2.3 CG-hACE2 transgén (oficiálny názov: Tg (CAG-ACE2) AC70Ctkt)

Iný model myši exprimuje hACE2 pod kontrolou syntetického CAG promótora (CAG-hACE2). Bolo tu vygenerovaných niekoľko zakladateľov, ktorí sa líšili v sile transgénnej expresie. Rovnako ako myši K18-hACE2, aj u myší CAG-hACE2 sa vyvinula smrteľná pneumónia so zápalom CNS po infekcii SARS-CoV. CAG-hACE2 myši so slabšou expresiou receptora boli schopné liečiť infekciu a taktiež nevykazovali žiadnu replikáciu vírusu v mozgu [16]. Doteraz neboli v tomto modeli publikované žiadne údaje o infekcii SARS-CoV-2.

2,4 mAce2-ACE2 transgén (oficiálny názov: Tg (Ace2-ACE2) 1Cqin)

Aby sa získal profil expresie endogénneho génu Ace2, táto línia nesie transgén, z ktorého sa číta gén ACE2 pod kontrolou myšieho promótora Ace2. Na rozdiel od predtým diskutovaných transgénnych línií, ktoré sú založené na inbredných myších kmeňoch, bola mAce2-ACE2 línia generovaná v outbrednom myšom kmeni CD1 (ICR). Expresia ACE2 sa mohla zistiť v pľúcach, srdci, obličkách a črevách. Po infikovaní SARS-CoV (PUMC01) sa rovnako ako v iných modeloch zistil zápal pľúc, avšak bez letality. Ostatné mimopľúcne orgány, ako napr B. mozog vykazoval krvácanie a zápal. Tam však nebol zistiteľný žiadny vírusový antigén [17]. Rozdiel v závažnosti ochorenia v porovnaní s ostatnými ACE2-transgénnymi myšami mohol byť spôsobený nižšou úrovňou expresie v dôsledku endogénneho myšacieho promótora Ace2, v dôsledku pozičných účinkov v integračnom mieste transgénu alebo v dôsledku zmeny imunológie v dôsledku genetického pozadia. Po infikovaní myší mAce2-ACE2 SARS-CoV-2 (HB-01) izolovaným vo Wu-chane bol priebeh rovnaký ako po infikovaní SARS-CoV [8].

2,5 zásahu ACE2 (oficiálny názov: Ace2em1 (ACE2) Yowa)

V podobnom prístupe pracovná skupina pomocou technológie CRISPR/Cas vygenerovala myšaciu líniu s príklepom génu ACE2 v endogénnom myšom lokusu Ace2. Vyradenie ničí myšací gén Ace2 a tiež nesie reportérovú kazetu IRES-tdTomato. Expresia ACE2 sa detegovala v pľúcach, obličkách, slezine a tenkom čreve. V pľúcach hlavne klubové bunky (klubové bunky) exprimovali fluorescenčný reportér, čo naznačovalo, že tieto bunky majú tiež ACE2 na svojom povrchu a môžu byť cieľovými bunkami pre SARS-CoV-2. Po intranazálnej infekcii SARS-CoV-2 sa vírusový antigén zvýšil v klubových bunkách pľúc, ale aj v pľúcnych bunkách, ktoré neexprimovali reportérový gén. Zatiaľ nie je jasné, či expresia IRES-tdTomato v tomto modeli koreluje na sto percent s expresiou ACE2 alebo či sa vírusový antigén dostal do údajne ACE2-negatívnych buniek iným spôsobom. U infikovaných myší s knockinovým ACE2 sa vyvinula charakteristická intersticiálna pneumónia SARS-CoV-2 bez závažných klinických príznakov. Podobne ako v prípade COVID-19, infekcia starších myší mala za následok výraznejší zápal pľúc spojený s úbytkom hmotnosti (