Установен модел, базиран на новородени мишки, който позволява предаване на клинични изолати на SARS-CoV-2

Установен модел, базиран на новородени мишки, който позволява предаване на клинични изолати на SARS-CoV-2

В скорошно проучване, публикувано в bioRxiv * Предварителен сървър: Изследователите са разработили модел на новородена мишка, който позволява предаване на тежък остър респираторен синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2).

Studie: Ein neonatales Mausmodell charakterisiert die Übertragbarkeit von SARS-CoV-2-Varianten und zeigt eine Rolle von ORF8. Bildquelle: Dotted Yeti/Shutterstock

*Важна ЗАБЕЛЕЖКА:bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация.

фон

Хамстерите и поровете се използват рутинно за моделиране на патогенезата на SARS-CoV-2; Въпреки това и двата животински модела нямат потенциал за генетична манипулация за оценка на определящите гостоприемника фактори на предаване на вируса. Следователно не е ясно кои SARS-CoV-2 VOC-специфични аминокиселинни замествания и индуцирани от SARS-CoV-2 механизми на гостоприемника допринасят за предаването.

Мишките са евтини и широко достъпни опции с разнообразни набори от генетични и реактивни инструменти и по-малко предизвикателства при отглеждането и регулирането; Предаването на SARS-CoV-2 при възрастни мишки обаче не е документирано. Авторите на настоящото изследване преди това установиха новородени мишки на възраст от четири до седем дни като ефективни модели за предаване на IAV (грипен вирус А).

Относно изследването

В настоящото проучване изследователите разшириха своя предишен анализ и представиха K18 човешки ангиотензин-конвертиращ ензим 2 (hACE2), експресиращ неонатален модел на мишка, който предава SARS-CoV-2 и изследва минало и циркулиращо в момента предаване на VOC на SARS-CoV-2.

Екипът характеризира тропизма на SARS-CoV-2, репликацията и предаването на щама SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 (WA-1) в сравнение с ЛОС Алфа, Бета, Гама, Делта и Омикрон. Те също така характеризират предаването на два рекомбинантни SARS-CoV-2 вируса, които нямат допълнителна отворена четяща рамка 6 (ORF6) или ORF8 протеини. C57BL/6 (hACE2-/-) женски и C57BL/6 K18-hACE2+/+ мъжки мишки и мишки бяха комбинирани за генериране на K18-hACE2+/- потомство, което позволява WA-1. Четири до седемдневни малки малки са инфектирани интраназално с WA-1.

Преживяемостта и теглото на малките се наблюдават ежедневно и екскреторни проби (носни секрети) се събират надлъжно от индексните малки и малките в близък контакт. Кинетиката на екскрецията на горните дихателни пътища (URT) беше използвана за оценка на вирусни инфекции, а загубата на тегло беше наречена заболеваемост, предизвикана от SARS-CoV-2. Проби от назален секрет бяха подложени на количествени анализи на обратна транскрипция-полимеразна верижна реакция (RT-qPCR) и анализи на плаки бяха извършени върху VeroE6 клетки, свръхекспресиращи трансмембранната протеаза серин 2 (TMPRSS2) и ACE2.

Имунохистохимичен (IHC) анализ беше извършен върху назофарингеалните тъкани на индексни малки, оцветени за SARS-CoV-2 нуклеокапсид (N) протеин. Инфекциозни SARS-CoV-2 частици в ретротрахеални лаважи и белодробни хомогенати бяха измерени, за да се оцени вирусният тропизъм съответно за URT и долните дихателни пътища (LRT). Цитокините, присъстващи в пробите от екскрецията на URT от новородени мишки, заразени със SARS-CoV-2, също бяха анализирани.

За да се оцени кинетиката на предаване на SARS-CoV-2, ежедневното линеене на контактни мишки беше използвано като индикатор за успешна репликация на вируса. Екскреторните проби бяха анализирани с помощта на мултиплексен ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA). В допълнение, мишките бяха заразени със SARS-CoV-2 без ORF6 (WA-1 ΔORF6) или без ORF8 (WA-1 ΔORF8) и техните проби от екскреция, течности от ретротрахеален лаваж и белодробни проби бяха събрани, за да се оцени съответно отделеният SARS-CoV-2, URT репликация и LRT репликация. Количеството на инфекциозния вирус се определя количествено с помощта на тестове за плака.

Резултати

K18-hACE2-експресиращите неонатални мишки ефективно поддържат предаването на SARS-CoV-2 WA-1, а ЛОС на SARS-CoV-2 показват изразен тропизъм и динамика на репликация в индексните новородени. ORF8 се оказа решаващ за успешното предаване на SARS-CoV-2. Заболеваемостта и смъртността бяха балансирани с два до три дни при контактни мишки в сравнение с индексни мишки, а SARS-CoV-2 рибонуклеинова киселина (РНК) беше открита при контактни мишки, което показва предаване на SARS-CoV-2.

При четири dpi частиците SARS-CoV-2 се отделят от всички контактни малки, което представлява 100% ефективност на предаването на WA-1, а откриването на SARS-CoV-2 в отделяне на проби от новородени мишки предполага силна SARS-CoV-2 инфекция в горните дихателни пътища. Освен това, клетки, заразени със SARS-CoV-2, бяха идентифицирани в горните обонятелни епителни клетки, което показва репликация на WA-1 в URT.

Мишки, заразени с Omicron, отделят малки количества SARS-CoV-2. За щама WA-1 екскретираните титри на SARS-CoV-2 са 105 плакообразуващи единици (PFU)/ml в горните дихателни пътища, но значително по-високи титри (5 x 106 PFU/ml) в белодробната тъкан. При пикови титри на репликация, тропизмът на щама WA-1 прогресира към LRT. Напротив, алфа репликацията благоприятства URT. Вирусното натоварване във всички екскреторни проби и съответните проби от ретротрахеален лаваж са сходни. С изключение на Omicron, моделът позволява различни ЛОС на SARS-CoV-2 да се репликират и отделят на нива, подобни на WA-1.

Седем дни след заразяването (dpi), контактните мишки с алфа и делта инфекции показват 100% смъртност, докато нивата на смъртност за щам WA-1, бета-VOC и гама-VOC инфекции са 75%, 86% и 56%. съответно. Вероятно в модела е съществувала прагова стойност за индексния титър на отделяне (≥ 1,2 x 104 PFU/ml), за да се оцени успехът на предаването на контакти. WA-1 щам, бета-VOC и гама-VOC инфекции, чието предаване се различаваше по начало, време на завършване и степен на завършване, доведоха до като цяло подобни цитокинови отговори.

WA-1 ΔORF8 отделят вирусни натоварвания и URT вирусни натоварвания са съответно 5 x 102 и 1 x 103 PFU/ml, значително по-ниски от тези за WA-1 или WA-1 ΔORF6 и инфекциозните вируси все още се откриват в индексни мишки при пет dpi, което показва по-бавно забавяне на вирусния клирънс в отсъствието на ORF8. Предаването на WA-1 ΔORF8 беше непълно до края на експеримента. Освен това, максималният вирусен титър при контактни мишки с WA-1-ΔORF8 е 7, 5 × 103 PFU/ml, което е по-ниско от това за WA-1-ΔORF6 и WA-1.

Диплома

Като цяло резултатите от проучването показаха, че неинвазивният неонатален модел на мишка може да разкрие динамиката на предаване на ЛОС на SARS-CoV-2 с изключение на Omicron и че ORF8 е от решаващо значение за предаването на SARS-CoV-2.

*Важна ЗАБЕЛЕЖКА:bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация.

Справка:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Rodriguez-Rodriguez, B. et al. (2022) „Ein neonatales Mausmodell charakterisiert die Übertragbarkeit von SARS-CoV-2-Varianten und zeigt eine Rolle für ORF8.“ bioRxiv. doi: 10.1101/2022.10.04.510658. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.04.510658v1