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新冠小鼠动物模型助力抗疫

  新的全球冠状疫苗的全球研发取得了长足的进步,通过各种技术方法制备的疫苗进入了II期临床试验。但是,相对缺乏动物模型对现阶段新皇冠疫苗的开发和临床试验产生了重大影响。需要进一步改善动物模型的选择,制备和应用,以改进疫苗或抗病毒药。药物开发和制造的步骤确保了人类生命的安全和生活质量。

  SARS研究中的小鼠模型综述

  历史总是出奇的相似从SARS到MERS,所使用的动物模型对于现在选择新的冠状病毒动物模型具有重要的参考意义。我会。 2016年,美国国立卫生研究院传染病研究所的Troy C Sutton教授和Kanta Subbarao教授发表了一篇评论文章,详细介绍了动物模型在冠状病毒研究中的开发和应用。从小鼠模型中,研究人员通过使用BALB/c近交小鼠从鼻腔注射SARS-CoV进行了挑战性实验,结果,小鼠减轻了体重并减轻了肺部疾病等。没经历过临床现象。 C57BL/6小鼠获得了相似的结果,但仍缺乏临床表型。在B6和129SvEv的背景条件下,缺少NK细胞功能或NK-T细胞的CD1-/-小鼠的病毒复制速率与缺少T和B淋巴细胞的RAG1-/-小鼠相似。还没有显示临床疾病的表型。 B6背景STAT1-/-小鼠的组织病理学检查显示自限性细支气管炎和片状间质性肺炎。但是,1291-SvEv背景STAT1-/-小鼠表现出进行性体重减轻和细支气管炎,发展为间质性肺炎和纵隔炎。尽管小鼠显示出感染和肺部疾病的迹象,但近交小鼠未能准确地再现人类中观察到的弥漫性肺泡损伤,水肿,肺细胞坏死和透明质形成。为了模拟流行病学中与衰老相关的死亡率增加,研究人员开发了一种较老的SARS-CoV小鼠模型。在此模型中,BALB/c和B6小鼠的肺中病毒复制水平很高,两只小鼠都减轻了体重,成年BALB/c小鼠也表现出皮毛褶皱和脱水。在所有实验中,较老的老鼠模型比较老的老鼠模型得到更广泛的使用,因为较老的老鼠模型对病毒的反应近似于人类显示的病毒感染表型。为了建立SARS-CoV感染的致死小鼠模型,研究人员开发了表达人ACE2(hACE2)的转基因小鼠。通常,转基因小鼠的严重程度与hACE2的表达水平有关。在细胞角蛋白启动子控制下表达hACE2的转基因小鼠在肺,肝,结肠和肾脏中具有高水平的ACE2 mRNA。当这些小鼠暴露于SARS-CoV时,感染开始于呼吸道上皮并逐渐扩散至大脑,到第7天死亡率达到100%。另一个 ACE2模型在巨细胞病毒IE增强子的鸡β-肌动蛋白启动子的控制下表达hACE2、从而产生了具有不同水平hACE2的转基因小鼠品系。 hACE2高表达的SARS-CoV感染小鼠引起严重的肺部和脑部感染,死亡率100%。这样的小鼠表现出严重的间质性肺炎,对肺外器官造成损害,从而可以相对准确地模拟人SARS-CoV感染的病理。以上研究表明在小鼠ACE2启动子控制下hACE2的表达可能导致hACE2的组织分布受限。 SARS-CoV攻击的hACE2低表达小鼠更困,但未遭受严重感染和死亡。研究还表明,在转基因小鼠的脑组织中观察到病毒载量或病毒抗原增加,并且病毒在脑中的广泛传播导致死亡率增加,而人类中枢神经系统感染我发现几乎没有观察到它。因此,虽然转基因小鼠提供了SARS-CoV感染的致死模型,但没有小鼠模型能够以完整而准确的方式复制SARS-CoV感染的病毒患者的整个过程。在不断探索和验证

  SARS-CoV小鼠模型的过程中,发现基因编辑技术是开发小鼠模型的重要限制因素。随着CRISPR/Cas9的发现和传播,出现了人性化的小鼠模型。该模型可以在特定的时间和位置插入和表达基因,更准确地模拟人类感染的状态,并更清楚地了解病毒与人类相互作用的方法和过程。我们可以准备一个更合理的解决方案,以容纳各种不友好的“外国客人”。

  新冠状病毒是不受欢迎的客人,它与SARS-CoV非常相似,因此上述小鼠模型对于研究新冠状病毒非常重要。基于这些研究,研究人员使用了新技术来更新和改进他们的模型,并建立不同类型的新型冠状鼠标模型。那么这些新的皇冠鼠标模型是如何制造的?是否可以准确,全面地模拟人类的病毒感染过程?

  多种新型皇冠鼠标模型的比较分析

  开发新型皇冠鼠标模型的基础是基因编辑技术。那么,我们是否需要进一步研究如何准备在当前基因编辑技术下诞生的新皇冠小鼠模型?这些应用程序在哪里值得?

  2020年6月5日,北京微生物流行病研究所,国家病原微生物与流行病学研究所,国家研究所在《细胞宿主与微生物》杂志上发表了一篇题为“ SARS-CoV-2感染与发病机理的小鼠模型”的论文,并进行了研究。做到了通过新的冠状病毒攻击实验,新的hACE2转基因小鼠模型已成功模拟了人体的病毒病因,病理特征和感染方式。

  靶向策略是将完整的hACE2 cDNA插入X染色体上GRCm38.p6基因座处的mACE2基因的第二个外显子中,破坏mACE2的表达并使其终止。将tdTomato基因插入具有内部核糖体进入位点(IRES)的hACE2下游,以便hACE2和tdTomato可以共表达。添加了土拨鼠肝炎病毒转录后调控元件(WPRE)和polyA序列,以提高mRNA的稳定性和翻译效率。这种靶向策略允许hACE2表达处于mACE2启动子的控制之下。向C57BL/6小鼠的受精卵中注射靶向构建体以及亚基因组RNA(sgRNA)和Cas9 mRNA。

  这种小鼠模型是使用CRISPR/Cas9敲入技术创建的,用比野生型C57BL/6小鼠更早的人类ACE2(hACE2)替代内源性小鼠ACE2(mACE2)。鼻内感染后,小鼠在肺,气管和脑中保持较高的病毒载量。没有观察到死亡,但是在感染了新的冠状病毒的hACE2小鼠中发现了间质性肺炎和细胞因子升高。有趣的是,该研究还发现,将新的冠状病毒接种到hACE2小鼠的胃中可能引起感染并引起肺部病理改变。这将带来有关新冠状病毒感染和传播的新思路。除了新的转基因方法外,还有一种通过用腺病毒载体转导hACE2来制备新的冠状动脉模型小鼠的方法。 2020年6月10日,广州市国家呼吸疾病重点研究所赵金存教授团队和多个部门共同宣布了使用腺病毒载体创建的一种新的冠状病毒小鼠模型。 ..如图4所示,在这项研究中,复制缺陷型腺病毒(Ad5-hACE2)外源性hACE2通过鼻内递送到C57BL/6和BALB/c菌株以及相应的敲除小鼠中,并进行了免疫印迹和流式分离。挑战通过细胞仪检测hACE2表达。在这项研究中,观察到hACE2主要在肺泡上皮中表达,并且呼吸上皮中可能存在阳性细胞。感染Ad5-hACE2转导的BALB/c小鼠的C57BL/6和新的冠状病毒在感染后2天显示出诸如皱纹,吸气和呼吸困难等症状,类似于SARS-CoV感染的BALB/c小鼠。开始显示。两种小鼠品系的肺组织均显示出多种损伤,包括血管周围至间质性炎症细胞浸润,坏死细胞碎片和肺泡水肿。所有这些表明,以这种方式创建的新的冠状小鼠模型容易感染新的冠状病毒,并且可以有效地评估疫苗和药物的功效。华盛顿大学医学院的研究小组使用AdV-hACE2鼻内和静脉内转导BALB/c小鼠,并使用相同的方法制备了新的冠状小鼠模型。结果表明,hACE2的腺病毒转导导致SARS-CoV-2感染BALB/c小鼠,能够产生高效的中和抗体。作为模型动物开发的领导者,

  Zengyo Bio组建了一个研发团队,以在新的冠状流行病早期开发新的冠状小鼠模型。我们使用自己开发的TurboKnockout技术和优化的CRISPR-Pro技术同时制备BALB/c,C57BL/6J,C57BL/6N和三种背景菌株的三种背景菌株的人源化小鼠我们综合考虑了各种基因编辑方法的优缺点,设计了各种基因靶向程序,以满足不同研究目的和不同应用方向的需要。

  新皇冠疫情已经过去六个月了,疫苗和抗病毒药物的开发正逐渐变得明显。它不能立即用于预防或治疗被感染的人,但是逐步流行的胜利对每个人都是显而易见的。在此过程中,鼠标已成为人类流行道路上的强大帮助者,并实现了其对人类的*大价值。人类有共同的命运,生物同居。


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