Vastasyntyneen hiiren malli on perustettu, joka mahdollistaa kliinisten SARS-CoV-2-isolaattien siirron

Vastasyntyneen hiiren malli on perustettu, joka mahdollistaa kliinisten SARS-CoV-2-isolaattien siirron

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa bioRxiv * Preprint-palvelin: Tutkijat ovat kehittäneet vastasyntyneen hiirimallin, joka mahdollistaa vakavan akuutin hengitystieoireyhtymän koronaviruksen 2 (SARS-CoV-2) leviämisen.

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

*Tärkeä HUOMAUTUS:bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pitäisi pitää vakuuttavina, jotka on tarkoitettu ohjaamaan kliinistä käytäntöä/terveyteen liittyvää käyttäytymistä tai joita ei pitäisi käsitellä vakiintuneina tietoina.

tausta

Hamstereita ja frettejä käytetään rutiininomaisesti SARS-CoV-2:n patogeneesin mallintamiseen; Molemmilla eläinmalleilla ei kuitenkaan ole mahdollisuutta geneettiseen manipulointiin viruksen leviämisen isännän määräävien tekijöiden arvioimiseksi. Siksi on epäselvää, mitkä SARS-CoV-2:n VOC-spesifiset aminohapposubstituutiot ja SARS-CoV-2:n indusoimat isäntämekanismit edistävät siirtymistä.

Hiiret ovat edullisia ja laajalti saatavilla olevia vaihtoehtoja, joissa on monipuoliset geneettiset ja reagenssityökalut ja vähemmän haasteita kasvatuksessa ja sääntelyssä; SARS-CoV-2:n tarttumista aikuisilla hiirillä ei kuitenkaan ole dokumentoitu. Tämän tutkimuksen tekijät vahvistivat aiemmin 4–7 päivän ikäisiä vastasyntyneitä hiiriä tehokkaiksi malleiksi IAV:n (influenssa A-viruksen) leviämiselle.

Tietoja tutkimuksesta

Tässä tutkimuksessa tutkijat laajensivat aiempaa analyysiään ja esittelivät K18-ihmisen angiotensiinikonvertoivaa entsyymiä 2 (hACE2) ilmentävän vastasyntyneen hiirimallin, joka välitti SARS-CoV-2:ta ja tutki SARS-CoV-2:n aiempia ja tällä hetkellä kiertäviä VOC-siirtoja.

Tiimi luonnehti SARS-CoV-2-tropismia, SARS-CoV-2-kannan Wuhan-Hu-1 (WA-1) replikaatiota ja leviämistä verrattuna VOC-yhdisteisiin Alpha, Beta, Gamma, Delta ja Omicron. Ne myös karakterisoivat kahden rekombinantin SARS-CoV-2-viruksen siirtymisen, joista puuttuu ylimääräinen avoin lukukehys 6 (ORF6) tai ORF8-proteiini. C57BL/6 (hACE2-/-) naaras- ja C57BL/6 K18-hACE2+/+ -uroshiiret ja -hiiret yhdistettiin K18-hACE2+/--jälkeläisten tuottamiseksi, jotka sallivat WA-1:n. Neljän tai seitsemän päivän ikäiset indeksitapauksen pennut saivat nenänsisäisesti WA-1-infektion.

Pentujen eloonjäämistä ja painoa seurattiin päivittäin ja eritysnäytteet (nenäeritteet) kerättiin pituussuunnassa indeksipennuista ja niiden läheisessä kosketuksessa olevista pennuista. Virusinfektioiden arvioimiseen käytettiin ylempien hengitysteiden erittymiskinetiikkaa (URT), ja painonpudotusta kutsuttiin SARS-CoV-2:n aiheuttamaksi sairastumiseksi. Nenän eritysnäytteet altistettiin kvantitatiivisille käänteistranskriptiopolymeraasiketjureaktio (RT-qPCR) -määrityksille ja plakkimääritykset suoritettiin VeroE6-soluille, jotka yliekspressoivat transmembraanista proteaasiseriini 2:ta (TMPRSS2) ja ACE2:ta.

Immunohistokemiallinen (IHC) analyysi suoritettiin indeksipentujen nenänielun kudoksille, jotka oli värjätty SARS-CoV-2-nukleokapsidi (N) -proteiinilla. Infektoivia SARS-CoV-2-partikkeleita retrotrakeaalisissa huuhteluissa ja keuhkojen homogenaateissa mitattiin viruksen tropismin arvioimiseksi URT:n ja alempien hengitysteiden (LRT) osalta. Myös SARS-CoV-2:lla infektoituneiden vastasyntyneiden hiirten URT-eritysnäytteissä olevat sytokiinit analysoitiin.

SARS-CoV-2:n leviämiskinetiikan arvioimiseksi käytettiin kontaktihiirten päivittäistä sulkua viruksen onnistuneen replikaation indikaattorina. Eritysnäytteet analysoitiin käyttämällä multiplex-entsyymi-immunosorbenttimäärityksiä (ELISA). Lisäksi hiiret infektoitiin SARS-CoV-2:lla ilman ORF6:ta (WA-1 ΔORF6) tai ilman ORF8:aa (WA-1 ΔORF8), ja niiden eritysnäytteet, retrotrakeaaliset huuhtelunesteet ja keuhkonäytteet otettiin talteen SARS-CoV-2:n, URT-replikaation ja LRT-replikaation arvioimiseksi, vastaavasti. Infektoivan viruksen määrä määritettiin käyttämällä plakkimäärityksiä.

Tulokset

K18-hACE2:ta ilmentävät vastasyntyneet hiiret tukivat tehokkaasti SARS-CoV-2 WA-1:n siirtymistä, ja SARS-CoV-2 VOC:t osoittivat voimakasta tropismia ja replikaatiodynamiikkaa indeksivastasyntyneissä. ORF8 osoittautui ratkaisevan tärkeäksi onnistuneelle SARS-CoV-2-siirrolle. Sairastuvuus ja kuolleisuus tasapainotettiin kahdesta kolmeen päivään kontaktihiirissä verrattuna indeksihiiriin, ja kontaktihiirissä havaittiin SARS-CoV-2 ribonukleiinihappoa (RNA), mikä viittaa SARS-CoV-2:n tarttumiseen.

Neljän dpi:n kohdalla SARS-CoV-2-partikkeleita irtosi kaikki kontaktipennut, mikä edustaa 100 %:n tehokkuutta WA-1:n leviämisestä, ja SARS-CoV-2-detektio vastasyntyneillä hiirillä, jotka erittivät näytteitä, viittasi vahvaan SARS-CoV-2-infektioon ylemmissä hengitysteissä. Lisäksi SARS-CoV-2-infektoituneet solut tunnistettiin ylemmissä hajuepiteelisoluissa, mikä viittaa WA-1:n replikaatioon URT:ssä.

Omicronilla tartunnan saaneet hiiret erittivät pieniä määriä SARS-CoV-2:ta. WA-1-kannan erittyneet SARS-CoV-2-tiitterit olivat 105 plakkia muodostavaa yksikköä (PFU)/ml ylemmissä hengitysteissä, mutta merkittävästi korkeammat tiitterit (5 x 106 PFU/ml) keuhkokudoksessa. Replikaation huipputiittereissä WA-1-kannan tropismi eteni kohti LRT:tä. Päinvastoin, alfa-replikaatio suosi URT:tä. Viruskuormitukset kaikissa eritysnäytteissä ja vastaavissa retrotrakeaalisissa huuhtelunäytteissä olivat samanlaisia. Omicronia lukuun ottamatta malli salli useiden SARS-CoV-2:n VOC-yhdisteiden lisääntymisen ja erittymisen samanlaisilla tasoilla kuin WA-1.

Seitsemän päivää tartunnan jälkeen (dpi) kontaktihiirillä, joilla oli alfa- ja delta-infektio, kuolleisuus oli 100 %, kun taas WA-1-kannan, beeta-VOC- ja gamma-VOC-infektioiden kuolleisuus oli 75 %, 86 % ja 56 %. vastaavasti. On todennäköistä, että mallissa oli kynnysarvo indeksin irtoamistiitterille (≥ 1,2 x 104 PFU/ml) kontakteille lähetyksen onnistumisen arvioimiseksi. WA-1-kanta-, beeta-VOC- ja gamma-VOC-infektiot, joiden tartunta erosi alkamisen, valmistumisajan ja valmistumisasteen suhteen, johtivat yleisesti samanlaisiin sytokiinivasteisiin.

WA-1 ΔORF8:n levittämä viruskuorma ja URT-viruskuormitus olivat vastaavasti 5 x 102 ja 1 x 103 PFU/ml, merkittävästi pienemmät kuin WA-1:n tai WA-1 ΔORF6:n vastaavat, ja tarttuvia viruksia oli edelleen havaittavissa indeksihiirissä viiden dpi:n kohdalla, mikä viittaa viruksen poistumisen hidastumiseen8 hitaammin. WA-1 ΔORF8:n lähetys oli epätäydellinen kokeen loppuun asti. Lisäksi maksimi virustiitteri WA-1-ΔORF8-kontaktihiirillä oli 7,5 × 103 PFU/ml, mikä oli alhaisempi kuin WA-1-ΔORF6:lla ja WA-1:llä.

Diplomi

Kaiken kaikkiaan tutkimustulokset osoittivat, että ei-invasiivinen vastasyntyneiden hiirimalli voi paljastaa SARS-CoV-2:n VOC-yhdisteiden siirtodynamiikan Omicronia lukuun ottamatta ja että ORF8 on ratkaisevan tärkeä SARS-CoV-2-siirrolle.

*Tärkeä HUOMAUTUS:bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pitäisi pitää vakuuttavina, jotka on tarkoitettu ohjaamaan kliinistä käytäntöä/terveyteen liittyvää käyttäytymistä tai joita ei pitäisi käsitellä vakiintuneina tietoina.

Viite:

• 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