Nyfødt musebaseret model etableret, der muliggør overførsel af kliniske SARS-CoV-2-isolater

Nyfødt musebaseret model etableret, der muliggør overførsel af kliniske SARS-CoV-2-isolater

I en nylig undersøgelse offentliggjort i bioRxiv * Preprint-server: Forskere har udviklet en nyfødt musemodel, der muliggør overførsel af alvorligt akut respiratorisk syndrom coronavirus 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

*Vigtig BEMÆRK:bioRxiv udgiver foreløbige videnskabelige rapporter, der ikke er peer-reviewed og derfor ikke bør betragtes som afgørende, beregnet til at vejlede klinisk praksis/sundhedsrelateret adfærd eller behandles som etableret information.

baggrund

Hamstere og fritter bruges rutinemæssigt til at modellere patogenesen af ​​SARS-CoV-2; Imidlertid mangler begge dyremodeller potentialet for genetisk manipulation til at vurdere værtsbestemmende faktorer for virustransmission. Derfor er det uklart, hvilke SARS-CoV-2 VOC-specifikke aminosyresubstitutioner og SARS-CoV-2-inducerede værtsmekanismer, der bidrager til transmission.

Mus er billige og bredt tilgængelige muligheder med alsidige genetiske og reagensværktøjssæt og færre udfordringer inden for opdræt og regulering; Imidlertid er transmission af SARS-CoV-2 i voksne mus ikke blevet dokumenteret. Forfatterne af denne undersøgelse har tidligere etableret fire til syv dage gamle nyfødte mus som effektive modeller for IAV-transmission (influenza A-virus).

Om studiet

I denne undersøgelse udvidede forskere deres tidligere analyse og præsenterede en K18 human angiotensin-konverterende enzym 2 (hACE2)-udtrykkende neonatal musemodel, der transmitterede SARS-CoV-2 og undersøgte tidligere og i øjeblikket cirkulerende SARS-CoV-2 VOC-transmission.

Holdet karakteriserede SARS-CoV-2-tropismen, replikationen og transmissionen af ​​SARS-CoV-2-stammen Wuhan-Hu-1 (WA-1) sammenlignet med VOC'erne Alpha, Beta, Gamma, Delta og Omicron. De karakteriserede også transmissionen af ​​to rekombinante SARS-CoV-2-vira, der mangler den yderligere åbne læseramme 6 (ORF6) eller ORF8-proteiner. C57BL/6 (hACE2-/-) hun- og C57BL/6 K18-hACE2+/+ hanmus og -mus blev kombineret for at generere K18-hACE2+/- afkom, der var tilladelige for WA-1. Fire til syv dage gamle indekstilfælde-unger blev inficeret intranasalt med WA-1.

Ungernes overlevelse og vægt blev overvåget dagligt, og udskillelsesprøver (næsesekret) blev opsamlet på langs fra indeksungerne og ungerne i deres tætte kontakt. Øvre luftvejsudskillelseskinetik (URT) blev brugt til at vurdere virusinfektioner, og vægttab blev betegnet som SARS-CoV-2-induceret morbiditet. Nasale sekretionsprøver blev udsat for kvantitative revers transkription-polymerase kædereaktion (RT-qPCR) assays, og plaque assays blev udført på VeroE6 celler, der overudtrykte transmembran protease serin 2 (TMPRSS2) og ACE2.

Immunhistokemisk (IHC) analyse blev udført på nasopharyngeal væv af indeksunger farvet for SARS-CoV-2 nukleocapsid (N) protein. Infektiøse SARS-CoV-2-partikler i retrotracheale udskylninger og lungehomogenater blev målt for at vurdere viral tropisme for henholdsvis URT og nedre luftveje (LRT). Cytokinerne til stede i URT-udskillelsesprøverne fra SARS-CoV-2-inficerede nyfødte mus blev også analyseret.

For at vurdere transmissionskinetikken af ​​SARS-CoV-2 blev daglig smeltning af kontaktmus brugt som en indikator for vellykket virusreplikation. Udskillelsesprøverne blev analyseret under anvendelse af multipleks enzym-forbundne immunosorbent assays (ELISA). Derudover blev mus inficeret med SARS-CoV-2 uden ORF6 (WA-1 ΔORF6) eller uden ORF8 (WA-1 ΔORF8), og deres udskillelsesprøver, retrotracheale skyllevæsker og lungeprøver blev opsamlet for at vurdere henholdsvis udskillelse af SARS-CoV-2, URT-replikation og LRT-replikation. Mængden af ​​infektiøs virus blev kvantificeret ved anvendelse af plaque-assays.

Resultater

K18-hACE2-udtrykkende neonatale mus understøttede effektivt transmissionen af ​​SARS-CoV-2 WA-1, og SARS-CoV-2 VOC'er viste udtalt tropisme og replikationsdynamik i indeksnyfødte. ORF8 viste sig at være afgørende for den vellykkede transmission af SARS-CoV-2. Morbiditet og dødelighed blev afbalanceret med to til tre dage i kontaktmus sammenlignet med indeksmus, og SARS-CoV-2 ribonukleinsyre (RNA) blev påvist i kontaktmus, hvilket indikerer SARS-CoV-2-transmission.

Ved fire dpi blev SARS-CoV-2-partikler udskilt af alle kontaktunger, hvilket repræsenterede 100 % effektivitet af WA-1-transmission, og SARS-CoV-2-påvisning i de nyfødte mus, der udgik prøver, antydede en robust SARS-CoV-2-infektion i de øvre luftveje. Endvidere blev SARS-CoV-2-inficerede celler identificeret i de øvre olfaktoriske epitelceller, hvilket indikerer WA-1-replikation i URT.

Mus inficeret med Omicron udskilte små mængder SARS-CoV-2. For WA-1-stammen var de udskilte SARS-CoV-2-titere 105 plakdannende enheder (PFU)/ml i de øvre luftveje, men signifikant højere titre (5 x 106 PFU/ml) i lungevævet. Ved peak-replikationstitre udviklede tropismen af ​​WA-1-stammen sig mod LRT. Tværtimod favoriserede alfa-replikation URT. Viral belastning i alle udskillelsesprøver og de tilsvarende retrotracheale lavageprøver var ens. Med undtagelse af Omicron tillod modellen forskellige VOC'er af SARS-CoV-2 at replikere og udskille i niveauer svarende til WA-1.

Syv dage efter infektion (dpi) viste kontaktmus med alfa- og delta-infektioner 100 % dødelighed, mens dødeligheden for WA-1-stammen, beta-VOC og gamma-VOC-infektioner var 75 %, 86 % og 56 %. henholdsvis. Det er sandsynligt, at en tærskelværdi for indeksudskillelsestiteren (≥ 1,2 x 104 PFU/ml) eksisterede i modellen for at estimere succesen af ​​transmission til kontakter. WA-1-stamme-, beta-VOC- og gamma-VOC-infektioner, hvis transmission var forskellig med hensyn til begyndelse, tidspunkt for afslutning og fuldførelsesgrad, resulterede i overordnede lignende cytokinresponser.

WA-1 ΔORF8 udskilte virale belastninger og URT virale belastninger var henholdsvis 5 x 102 og 1 x 103 PFU/ml, signifikant lavere end dem for WA-1 eller WA-1 ΔORF6, og infektiøse vira kunne stadig påvises i indeksmus ved fem dpi langsommere, langsommere ORF, hvilket tyder på en langsommere viral clearance af O8. Overførslen af ​​WA-1 ΔORF8 var ufuldstændig indtil afslutningen af ​​eksperimentet. Ydermere var den maksimale virustiter i WA-1-ΔORF8-kontaktmus 7,5 × 103 PFU/ml, hvilket var lavere end for WA-1-ΔORF6 og WA-1.

Eksamensbevis

Samlet set viste undersøgelsesresultaterne, at den ikke-invasive neonatale musemodel kan afsløre transmissionsdynamikken for SARS-CoV-2 VOC'er undtagen Omicron, og at ORF8 er afgørende for SARS-CoV-2-transmission.

*Vigtig BEMÆRK:bioRxiv udgiver foreløbige videnskabelige rapporter, der ikke er peer-reviewed og derfor ikke bør betragtes som afgørende, beregnet til at vejlede klinisk praksis/sundhedsrelateret adfærd eller behandles som etableret information.

Reference:

• 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