Er is een op pasgeboren muizen gebaseerd model opgesteld dat de overdracht van klinische SARS-CoV-2-isolaten mogelijk maakt

Er is een op pasgeboren muizen gebaseerd model opgesteld dat de overdracht van klinische SARS-CoV-2-isolaten mogelijk maakt

Uit een recente studie gepubliceerd in bioRxiv * Preprint-server: Onderzoekers hebben een pasgeboren muismodel ontwikkeld dat de overdracht van het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) mogelijk maakt.

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

*Belangrijke OPMERKING:bioRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet door vakgenoten zijn beoordeeld en daarom niet als overtuigend mogen worden beschouwd, niet bedoeld zijn als leidraad voor de klinische praktijk/gezondheidsgerelateerd gedrag, of moeten worden behandeld als gevestigde informatie.

achtergrond

Hamsters en fretten worden routinematig gebruikt om de pathogenese van SARS-CoV-2 te modelleren; Beide diermodellen missen echter het potentieel voor genetische manipulatie om gastheerbepalende factoren van virusoverdracht te beoordelen. Daarom is het onduidelijk welke SARS-CoV-2 VOC-specifieke aminozuursubstituties en door SARS-CoV-2 geïnduceerde gastheermechanismen bijdragen aan de overdracht.

Muizen zijn goedkope en algemeen verkrijgbare opties met veelzijdige genetische en reagenstoolkits en minder uitdagingen op het gebied van houderij en regelgeving; De overdracht van SARS-CoV-2 bij volwassen muizen is echter niet gedocumenteerd. De auteurs van de huidige studie hebben eerder vier tot zeven dagen oude pasgeboren muizen vastgesteld als effectieve modellen voor de overdracht van IAV (influenza A-virus).

Over de studie

In de huidige studie breidden onderzoekers hun eerdere analyse uit en presenteerden ze een K18 menselijk angiotensine-converting enzyme 2 (hACE2)-expressief neonatal muismodel dat SARS-CoV-2 overdroeg en de vroegere en momenteel circulerende SARS-CoV-2 VOC-transmissie onderzocht.

Het team karakteriseerde het SARS-CoV-2-tropisme, de replicatie en de overdracht van de SARS-CoV-2-stam Wuhan-Hu-1 (WA-1) in vergelijking met de VOC’s Alpha, Beta, Gamma, Delta en Omicron. Ze karakteriseerden ook de overdracht van twee recombinante SARS-CoV-2-virussen die de extra open reading frame 6 (ORF6) of ORF8-eiwitten missen. C57BL/6 (hACE2-/-) vrouwelijke en C57BL/6 K18-hACE2+/+ mannelijke muizen en muizen werden gecombineerd om K18-hACE2+/- nakomelingen te genereren die tolerant waren voor WA-1. Vier tot zeven dagen oude indexgeval-pups werden intranasaal geïnfecteerd met WA-1.

De overleving en het gewicht van de pups werden dagelijks gevolgd en uitscheidingsmonsters (nasale afscheidingen) werden longitudinaal verzameld van de indexpups en de pups die in nauw contact stonden. Uitscheidingskinetiek van de bovenste luchtwegen (URT) werd gebruikt om virale infecties te beoordelen, en gewichtsverlies werd door SARS-CoV-2-geïnduceerde morbiditeit genoemd. Nasale secretiemonsters werden onderworpen aan kwantitatieve reverse transcriptie-polymerasekettingreactie (RT-qPCR) -tests en plaque-tests werden uitgevoerd op VeroE6-cellen die het transmembraanprotease-serine 2 (TMPRSS2) en ACE2 tot overexpressie brengen.

Immunohistochemische (IHC) analyse werd uitgevoerd op de nasofaryngeale weefsels van indexpups gekleurd op SARS-CoV-2 nucleocapside (N) eiwit. Infectieuze SARS-CoV-2-deeltjes in retrotracheale lavages en longhomogenaten werden gemeten om viraal tropisme voor respectievelijk de URT en de lagere luchtwegen (LRT) te beoordelen. De cytokinen die aanwezig waren in de URT-uitscheidingsmonsters van met SARS-CoV-2 geïnfecteerde pasgeboren muizen werden ook geanalyseerd.

Om de overdrachtskinetiek van SARS-CoV-2 te beoordelen, werd de dagelijkse rui van contactmuizen gebruikt als indicator voor succesvolle virusreplicatie. De excretiemonsters werden geanalyseerd met behulp van multiplex-enzymgekoppelde immunosorbenttests (ELISA). Bovendien werden muizen geïnfecteerd met SARS-CoV-2 zonder ORF6 (WA-1 ΔORF6) of zonder ORF8 (WA-1 ΔORF8), en hun uitscheidingsmonsters, retrotracheale lavagevloeistoffen en longmonsters werden verzameld om respectievelijk de uitgestoten SARS-CoV-2, URT-replicatie en LRT-replicatie te beoordelen. De hoeveelheid infectieus virus werd gekwantificeerd met behulp van plaque-assays.

Resultaten

Neonatale muizen die K18-hACE2 tot expressie brengen ondersteunden op efficiënte wijze de overdracht van SARS-CoV-2 WA-1, en SARS-CoV-2 VOC's vertoonden uitgesproken tropisme en replicatiedynamiek bij de index-neonaten. ORF8 bleek cruciaal voor de succesvolle overdracht van SARS-CoV-2. Morbiditeit en mortaliteit waren bij contactmuizen twee tot drie dagen in evenwicht in vergelijking met indexmuizen, en SARS-CoV-2-ribonucleïnezuur (RNA) werd gedetecteerd bij contactmuizen, wat wijst op de overdracht van SARS-CoV-2.

Bij vier dpi werden SARS-CoV-2-deeltjes uitgestoten door alle contactjongen, wat neerkomt op 100% efficiëntie van de WA-1-overdracht, en SARS-CoV-2-detectie bij de pasgeboren muizen die monsters afstootten suggereerde een robuuste SARS-CoV-2-infectie in de bovenste luchtwegen. Bovendien werden met SARS-CoV-2 geïnfecteerde cellen geïdentificeerd in de bovenste reukepitheelcellen, wat wijst op WA-1-replicatie in de URT.

Met Omicron geïnfecteerde muizen scheidden kleine hoeveelheden SARS-CoV-2 uit. Voor de WA-1-stam bedroegen de uitgescheiden SARS-CoV-2-titers 105 plaquevormende eenheden (PFU)/ml in de bovenste luchtwegen, maar significant hogere titers (5 x 106 PFU/ml) in het longweefsel. Bij maximale replicatietiters ontwikkelde het tropisme van de WA-1-stam zich richting LRT. Integendeel, alfa-replicatie was in het voordeel van URT. De virale ladingen in alle uitscheidingsmonsters en de overeenkomstige retrotracheale lavagemonsters waren vergelijkbaar. Met uitzondering van Omicron zorgde het model ervoor dat verschillende VOC’s van SARS-CoV-2 zich konden vermenigvuldigen en uitscheiden op niveaus die vergelijkbaar waren met WA-1.

Zeven dagen na infectie (dpi) vertoonden contactmuizen met alfa- en delta-infecties een sterfte van 100%, terwijl de sterftecijfers voor de WA-1-stam, bèta-VOC- en gamma-VOC-infecties 75%, 86% en 56% waren. respectievelijk. Het is waarschijnlijk dat er in het model een drempelwaarde voor de indexverliestiter (≥ 1,2 x 104 PFU/ml) bestond om het succes van de overdracht naar contacten te schatten. WA-1-stam-, bèta-VOC- en gamma-VOC-infecties, waarvan de overdracht verschilde wat betreft aanvang, tijdstip van voltooiing en mate van voltooiing, resulteerden in over het algemeen vergelijkbare cytokinereacties.

WA-1 ΔORF8 verspreidde virale lasten en URT-virale lasten waren respectievelijk 5 x 102 en 1 x 103 PFU/ml, significant lager dan die voor WA-1 of WA-1 ΔORF6, en infectieuze virussen waren nog steeds detecteerbaar in indexmuizen bij vijf dpi, wat wijst op een langzamere vertraging van de virale klaring in de afwezigheid van ORF8. De transmissie van WA-1 ΔORF8 was tot het einde van het experiment onvolledig. Bovendien was de maximale virustiter in WA-1-ΔORF8-contactmuizen 7,5 x 103 PFU/ml, wat lager was dan die voor WA-1-ΔORF6 en WA-1.

Diploma

Over het geheel genomen toonden de onderzoeksresultaten aan dat het niet-invasieve neonatale muismodel de transmissiedynamiek van SARS-CoV-2 VOC’s behalve Omicron kan onthullen, en dat ORF8 cruciaal is voor de transmissie van SARS-CoV-2.

*Belangrijke OPMERKING:bioRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet door vakgenoten zijn beoordeeld en daarom niet als overtuigend mogen worden beschouwd, niet bedoeld zijn als leidraad voor de klinische praktijk/gezondheidsgerelateerd gedrag, of moeten worden behandeld als gevestigde informatie.

Referentie:

• 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