В недавнем исследовании, опубликованном на сервере препринтов bioRxiv *, исследователи создали модель новорожденных мышей, которая позволила передать коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2).

Фон

Хомяки и хорьки обычно используются для моделирования патогенеза SARS-CoV-2; однако обе модели животных не обладают потенциалом генетических манипуляций для оценки детерминантных факторов вирусной передачи хозяина. Таким образом, специфические аминокислотные замены SARS-CoV-2 (VOC) и индуцированные SARS-CoV-2 механизмы хозяина, способствующие передаче, неясны.

Мыши являются экономически эффективным и широко доступным вариантом с универсальными наборами генетических и реагентных инструментов и меньшим количеством проблем с животноводством и нормативными требованиями; однако передача SARS-CoV-2 взрослым мышам не зарегистрирована. Авторы настоящего исследования ранее установили, что новорожденные мыши в возрасте от четырех до семи дней являются эффективными моделями передачи IAV (вируса гриппа А).

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи расширили свой предыдущий анализ и представили модель новорожденных мышей, экспрессирующих K18-человеческий ангиотензинпревращающий фермент 2 (hACE2), которые передали SARS-CoV-2, и исследовали ранее и в настоящее время циркулирующую передачу SARS-CoV-2 ЛОС.

Команда охарактеризовала тропизм, репликацию и передачу SARS-CoV-2 штамма SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 (WA-1) по сравнению с ЛОС Alpha, Beta, Gamma, Delta и Omicron. Они также охарактеризовали передачу двух рекомбинантных вирусов SARS-CoV-2, в которых отсутствуют дополнительные белки открытой рамки считывания 6 (ORF6) или ORF8. C57BL/6 (hACE2-/-) самок и C57BL/6 K18-hACE2+/+ самцов мышей и мышей объединяли для получения потомства K18-hACE2+/-, пермиссивного к WA-1. Детеныши в возрасте от четырех до семи дней были инфицированы WA-1 интраназально.

Выживаемость и вес детенышей контролировали ежедневно, а образцы выделения (выделения из носа) брали в продольном направлении от детенышей-индикаторов и детенышей, находившихся в тесном контакте. Кинетику выделения для верхних дыхательных путей (ВДП) использовали для оценки вирусных инфекций, а снижение веса обозначали заболеваемостью, вызванной SARS-CoV-2. Образцы выделения из носа подвергали количественной полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (RT-qPCR), а анализ бляшек проводили на клетках VeroE6, сверхэкспрессирующих трансмембранную протеазу серин 2 ( TMPRSS2 ) и ACE2.

Иммуногистохимический анализ (ИГХ) проводили на тканях носоглотки индексных детенышей, окрашенных на белок нуклеокапсида (N) SARS-CoV-2. Инфекционные частицы SARS-CoV-2 в ретротрахеальном лаваже и гомогенатах легких измеряли для оценки тропности вируса к ВДП и нижним дыхательным путям (НРТ) соответственно. Также были проанализированы цитокины, присутствующие в образцах выделения из ВДП новорожденных мышей, инфицированных SARS-CoV-2.

Для оценки кинетики передачи SARS-CoV-2 ежедневное выделение контактных мышей использовалось в качестве показателя успешной репликации вируса. Образцы выделения анализировали с помощью мультиплексного твердофазного иммуноферментного анализа (ELISA). Кроме того, мышей инфицировали SARS-CoV-2 без ORF6 (WA-1 ΔORF6) или без ORF8 (WA-1 ΔORF8), и их образцы выделения, жидкости ретротрахеального лаважа и образцы легких были получены для оценки изгнанного SARS. -CoV-2, репликация URT и репликация LRT соответственно. Количество инфекционного вируса количественно определяли с помощью анализа бляшек.

Полученные результаты

Новорожденные мыши, экспрессирующие K18-hACE2, эффективно поддерживали передачу SARS-CoV-2 WA-1, а ЛОС SARS-CoV-2 демонстрировали характерный тропизм и динамику репликации среди новорожденных-индексов. Было обнаружено, что ORF8 имеет решающее значение для успешной передачи SARS-CoV-2. Заболеваемость и смертность у контактных мышей были компенсированы на два-три дня по сравнению с контрольными мышами, а у контактных мышей была обнаружена рибонуклеиновая кислота (РНК) SARS-CoV-2, что свидетельствует о передаче SARS-CoV-2.

К четырём дням на дюйм частицы SARS-CoV-2 выделялись всеми контактными детёнышами, что представляет собой 100% эффективность передачи WA-1, а обнаружение SARS-CoV-2 в образцах выделения новорожденных мышей указывает на сильную инфекцию SARS-CoV-2 в верхних дыхательных путей. Кроме того, инфицированные SARS-CoV-2 клетки были идентифицированы в верхних обонятельных эпителиальных клетках, что свидетельствует о репликации WA-1 в ВДП.

Мыши, инфицированные Омикроном, выбрасывали SARS-CoV-2 на низких уровнях. Для штамма WA-1 титры изгнанного SARS-CoV-2 составляли 10 5 бляшкообразующих единиц (БОЕ)/мл в верхних дыхательных путях, но значительно более высокие титры (5 x 10 6 БОЕ/мл) в легочных тканях. При пиковых титрах репликации тропизм штамма WA-1 прогрессировал в сторону LRT. Напротив, альфа-репликация благоприятствовала URT. Вирусная нагрузка во всех образцах выделения и соответствующих образцах ретротрахеального лаважа была одинаковой. За исключением Omicron, модель допускала репликацию и выделение различных летучих органических соединений SARS-CoV-2 на тех же уровнях, что и WA-1.

Через семь дней после заражения (dpi) у контактных мышей с альфа- и дельта-инфекциями наблюдалась 100% смертность, тогда как показатели смертности для штаммов WA-1, бета-ЛОС и гамма-ЛОС составляли 75%, 86% и 56%. соответственно. Пороговое значение индекса выделения титра (≥1,2 x 10 4 БОЕ/мл), вероятно, существовало в модели для оценки успешности передачи контактным лицам. Инфекции штамма WA-1, Beta VOC и Gamma VOC, передача которых различалась по началу, времени завершения и уровню завершения, в целом приводили к сходным реакциям цитокинов.

WA-1 ΔORF8 вытесненная вирусная нагрузка и вирусная нагрузка URT составляли 5×10 2 или 1×10 3 БОЕ/мл соответственно, что значительно ниже, чем для WA-1 или WA-1 ΔORF6, а инфекционный вирус у индексных мышей все еще обнаруживался при пяти dpi, что указывает на более медленный клиренс вируса в отсутствие ORF8. Передача WA-1 ΔORF8 была неполной до окончания эксперимента. Кроме того, максимальный титр вируса у мышей, контактировавших с WA-1 ΔORF8, составлял 7,5×10 3 БОЕ/мл, что ниже, чем у мышей WA-1 ΔORF6 и WA-1.

Вывод

В целом, результаты исследования показали, что неинвазивная модель новорожденных мышей может выявить динамику передачи, присущую ЛОС SARS-CoV-2, за исключением Omicron, и что ORF8 имеет решающее значение для передачи SARS-CoV-2.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.