Nyfödd musbaserad modell etablerad som möjliggör överföring av kliniska SARS-CoV-2-isolat

Nyfödd musbaserad modell etablerad som möjliggör överföring av kliniska SARS-CoV-2-isolat

I en nyligen publicerad studie publicerad i bioRxiv * Preprint-server: Forskare har utvecklat en nyfödd musmodell som möjliggör överföring av allvarligt akut respiratoriskt 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

*Viktig OBS:bioRxiv publicerar preliminära vetenskapliga rapporter som inte är peer-reviewed och därför inte ska anses vara avgörande, avsedda att vägleda klinisk praxis/hälsorelaterat beteende eller behandlas som etablerad information.

bakgrund

Hamstrar och illrar används rutinmässigt för att modellera patogenesen av SARS-CoV-2; Men båda djurmodellerna saknar potential för genetisk manipulation för att bedöma värdbestämmande faktorer för virusöverföring. Därför är det oklart vilka SARS-CoV-2 VOC-specifika aminosyrasubstitutioner och SARS-CoV-2-inducerade värdmekanismer som bidrar till överföring.

Möss är billiga och allmänt tillgängliga alternativ med mångsidiga genetiska verktyg och reagensverktyg och färre utmaningar i skötsel och reglering; Överföring av SARS-CoV-2 hos vuxna möss har dock inte dokumenterats. Författarna till denna studie har tidigare etablerat fyra till sju dagar gamla nyfödda möss som effektiva modeller för överföring av IAV (influensa A-virus).

Om studien

I den aktuella studien utökade forskarna sin tidigare analys och presenterade en K18 humant angiotensinomvandlande enzym 2 (hACE2)-uttryckande neonatal musmodell som överförde SARS-CoV-2 och undersökte tidigare och för närvarande cirkulerande SARS-CoV-2 VOC-överföring.

Teamet karakteriserade SARS-CoV-2-tropismen, replikeringen och överföringen av SARS-CoV-2-stammen Wuhan-Hu-1 (WA-1) jämfört med VOC:erna Alpha, Beta, Gamma, Delta och Omicron. De karakteriserade också överföringen av två rekombinanta SARS-CoV-2-virus som saknar den ytterligare öppna läsramen 6 (ORF6) eller ORF8-proteiner. C57BL/6 (hACE2-/-) honmöss och C57BL/6 K18-hACE2+/+ möss av hankön och möss kombinerades för att generera K18-hACE2+/- avkommor som tillåter WA-1. Fyra till sju dagar gamla indexfallsungar infekterades intranasalt med WA-1.

Ungarnas överlevnad och vikt övervakades dagligen och utsöndringsprover (nässekret) samlades in longitudinellt från indexungarna och ungarna i deras nära kontakt. Utsöndringskinetik i övre luftvägarna (URT) användes för att bedöma virusinfektioner, och viktminskning kallades SARS-CoV-2-inducerad sjuklighet. Nasala sekretionsprover utsattes för kvantitativa analyser av omvänd transkription-polymeraskedjereaktion (RT-qPCR) och plackanalyser utfördes på VeroE6-celler som överuttryckte transmembranproteaset serin 2 (TMPRSS2) och ACE2.

Immunhistokemisk (IHC) analys utfördes på nasofaryngeala vävnader hos indexungar färgade för SARS-CoV-2 nukleokapsid (N) protein. Infektiösa SARS-CoV-2-partiklar i retrotrakeala sköljningar och lunghomogenat mättes för att bedöma viral tropism för URT respektive nedre luftvägarna (LRT). Cytokinerna som finns i URT-utsöndringsproverna från SARS-CoV-2-infekterade nyfödda möss analyserades också.

För att bedöma överföringskinetiken för SARS-CoV-2 användes daglig smältning av kontaktmöss som en indikator på framgångsrik virusreplikation. Exkretionsproverna analyserades med användning av multiplex enzymkopplade immunosorbentanalyser (ELISA). Dessutom infekterades möss med SARS-CoV-2 utan ORF6 (WA-1 ΔORF6) eller utan ORF8 (WA-1 ΔORF8), och deras utsöndringsprover, retrotrakeala lavage-vätskor och lungprover samlades in för att bedöma utsläpp av SARS-CoV-2, URT-replikation respektive LRT-replikation. Mängden infektiöst virus kvantifierades med användning av plackanalyser.

Resultat

K18-hACE2-uttryckande neonatalmöss stödde effektivt överföringen av SARS-CoV-2 WA-1, och SARS-CoV-2 VOC visade uttalad tropism och replikationsdynamik i indexnyfödda. ORF8 visade sig vara avgörande för en framgångsrik överföring av SARS-CoV-2. Sjuklighet och dödlighet balanserades med två till tre dagar i kontaktmöss jämfört med indexmöss, och SARS-CoV-2 ribonukleinsyra (RNA) upptäcktes i kontaktmöss, vilket tyder på SARS-CoV-2-överföring.

Vid fyra dpi fälldes SARS-CoV-2-partiklar av alla kontaktungar, vilket representerade 100 % effektivitet av WA-1-överföring, och SARS-CoV-2-detektering i de nyfödda mössen som tappade prover antydde en robust SARS-CoV-2-infektion i de övre luftvägarna. Dessutom identifierades SARS-CoV-2-infekterade celler i de övre luktepitelcellerna, vilket indikerar WA-1-replikation i URT.

Möss infekterade med Omicron utsöndrade små mängder SARS-CoV-2. För WA-1-stammen var de utsöndrade SARS-CoV-2-titrarna 105 plackbildande enheter (PFU)/ml i de övre luftvägarna, men signifikant högre titrar (5 x 106 PFU/ml) i lungvävnaden. Vid toppreplikationstitrar fortskred tropismen av WA-1-stammen mot LRT. Tvärtom, alfa-replikation gynnade URT. Viral belastning i alla utsöndringsprover och motsvarande retrotrakeala sköljprover var likartade. Med undantag för Omicron tillät modellen olika VOC av SARS-CoV-2 att replikera och utsöndra i nivåer som liknar WA-1.

Sju dagar efter infektion (dpi) visade kontaktmöss med alfa- och deltainfektioner 100 % dödlighet, medan dödligheten för WA-1-stammen, beta-VOC och gamma-VOC-infektioner var 75 %, 86 % och 56 %. respektive. Det är troligt att ett tröskelvärde för indexavgivningstitern (≥ 1,2 x 104 PFU/ml) fanns i modellen för att uppskatta framgången för överföring till kontakter. WA-1-stam-, beta-VOC- och gamma-VOC-infektioner, vars överföring skiljde sig i början, tidpunkt för avslutning och fullbordandegrad, resulterade i totalt sett liknande cytokinsvar.

WA-1 ΔORF8 tappade viral belastning och URT viral belastning var 5 x 102 respektive 1 x 103 PFU/ml, signifikant lägre än de för WA-1 eller WA-1 ΔORF6, och infektiösa virus kunde fortfarande detekteras i indexmöss vid fem dpi långsammare avsaknad av O8, vilket tyder på en långsammare avsaknad av viral O8. Överföringen av WA-1 ΔORF8 var ofullständig fram till slutet av experimentet. Dessutom var den maximala virustitern i WA-1-ΔORF8-kontaktmöss 7,5 × 103 PFU/ml, vilket var lägre än för WA-1-ΔORF6 och WA-1.

Diplom

Sammantaget visade studieresultaten att den icke-invasiva neonatala musmodellen kan avslöja transmissionsdynamiken för SARS-CoV-2 VOC förutom Omicron och att ORF8 är avgörande för SARS-CoV-2-överföring.

*Viktig OBS:bioRxiv publicerar preliminära vetenskapliga rapporter som inte är peer-reviewed och därför inte ska anses vara avgörande, avsedda att vägleda klinisk praxis/hälsorelaterat beteende eller behandlas som etablerad information.

Hänvisning:

• 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