「新冠肺炎病毒最理想的动物模型应该是把人的ACE2受体,通过基因敲入动物的ACE2,使人的ACE2尽可能与内源受体同样表达在肺等器官,从而成为比较好的动物模型。
最近,北京协和医科院动物所和中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所的这项研究没有做基因敲入,而是做了转基因,把人的ACE2基因导入小鼠。但由于不是替代(基因敲入),所以表达部位不同于受体原来的部位,还可能会出现ACE2原始表达部位之外的其他系统感染。
此外,雪貂通常被认为是流感病毒感染的最佳试验模型,从1933年起,它就被投入了流感病毒各个方面的研究,之后也有研究者将其用来研究SARS病毒。
因此,新冠肺炎动物模型的构建,还需要进一步地推进,包括基因敲入,也包括动物的选择,例如到底是小鼠更好,还是雪貂更合适。」小鼠是常见的动物模型,但它是否是新冠肺炎的理想动物模型
(图源:NIH)
自新冠肺炎疫情去年年底爆发以来,在很长的一段时间里,由于缺乏遗体捐献者,我们对新冠肺炎病毒引起的病理特征很有限,华中科技大学同济医学院法医系教授刘良也认为,由于一直缺乏系统尸体解剖提供的完整病理学资料,研究人员对疾病的发病机制、器官损害等影响无法确切判断。直至两个多星期前,临床医生才完成了第一例新冠肺炎遗体解剖手术。然而,构建有效的新冠肺炎动物模型,不仅能帮助我们了解新冠肺炎的病理特征,同时也有助于药物及疫苗的研发,因此新冠肺炎动物模型的研究十分重要。近日,中国学者在这方面迈出了一步。2020年2月28日,北京协和医学院教授秦川及中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所研究员武桂珍在预印版平台bioRxiv 发表了题为“The Pathogenicity of SARS-CoV-2 in hACE2 Transgenic Mice”的研究论文(尚未经同行评审),该研究构建了感染新冠病毒(SARS-CoV-2)的人源ACE2转基因小鼠,用以研究病毒的致病性,从而促进新冠肺炎病毒的疗法和疫苗的开发。研究者通过分子生物学分析发现,新冠肺炎病毒与人类血管紧张素转化酶2(hACE2)结合具有更高的亲和力。因此,他们首先构建了hACE2转基因的小鼠,然后再让它们感染新冠肺炎病毒,来研究新型冠状病毒的致病性。感染SARS-CoV-2的转基因小鼠体重显著减轻
研究者在感染新冠肺炎病毒、但无其他病原体感染的hACE2转基因小鼠上,观察到了体重减轻和肺中的病毒复制。
新冠肺炎病毒的hACE2转基因小鼠肺部显著的病毒滴度
此外,他们把小鼠的心、肝、脾、肺、肾、脑、小肠、睾丸,均按时间点取出进行研究,发现被感染的转基因小鼠典型的组织病理特征是间质性肺炎,肺泡间质中显著的淋巴细胞和单核细胞浸润,肺泡腔内巨噬细胞聚集,支气管上皮细胞、肺泡巨噬细胞和肺泡上皮中均可观察到病毒抗原。而在有新冠病毒感染的野生型小鼠(即没有转hACE2的小鼠)中未发现此类现象。其他脏器暂未观察到明显损伤,未看出明显与野生型小鼠的区别,即新冠病毒对野生型小鼠无影响。新冠肺炎病毒的hACE2转基因小鼠显著的肺部大体病理学组织和肺部病理学切片和免疫组化
小鼠其他脏器暂时没有观察到显著损伤
这项研究阐明了hACE2小鼠中新冠肺炎病毒的致病性,也确证了新冠病毒确实是新冠肺炎的致病源,满足传染病病原鉴定的金科玉律“科赫法则”(Koch's postulates),“科赫法则”由德国伟大的细菌学家罗伯特·科赫(Robert Koch)提出,是一套用以验证细菌与病害的关系,被后人奉为传染病病原鉴定的经典科学法则。小鼠模型的构建可能会促进针对新冠肺炎疗法以及疫苗的开发。但小鼠是否是新冠肺炎病毒理想的动物模型不得而知,是用小鼠,还是用其他动物,目前学界还没有定论。有学者表示,动物模型很容易做:把人的ACE2受体,替代小鼠或其他动物的。此次研究小鼠的受体仍然存在,只是把人的ACE2受体通过转基因引入,可能会出现其他系统的感染,因此这一动物模型的构建只是有限地推进了一步。相关论文
Bao, L., et al. The Pathogenicity of SARS-CoV-2 in hACE2 Transgenic Mice. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.07.939389v3