科研进展

赵金存课题组成功构建国际首个非转基因新型冠状病毒肺炎小鼠动物模型

2020-06-11143

在钟南山院士指导下,实验室赵金存教授团队与广州海关技术中心国家生物安全检测重点实验室(P3实验室)、美国爱荷华大学、广州再生医学与健康广东省实验室、中国科学院广州生物医药与健康研究院等团队合作,于6月10日在Cell发表了题为Generation of a Broadly Useful Model for COVID-19 Pathogenesis Vaccination, and Treatment的研究成果。应用表达新冠病毒受体人ACE2的腺病毒转导小鼠,使其肺脏表达人ACE2蛋白,快速建立首个新冠肺炎非转基因小鼠模型,此动物模型可应用于新冠治疗药物效果评价、疫苗效果测试及新冠致病机制等多方面研究。


新型冠状病毒SARS-CoV-2入侵受体为 human angiotensin-converting enzyme 2(hACE2),而小鼠同源受体mouse ACE2由于氨基酸关键位点差异,不能介导病毒入侵。疫情早期,虽然我国毒株已分离,但由于国际和国内hACE2转基因小鼠保有量有限,繁育耗时长,临床症状不典型,造成我国COVID-19肺炎诊疗方案、药物、疫苗和致病机制体内验证严重滞后。团队利用腺病毒载体,在小鼠肺脏转导表达hACE2,成功解决上述科学难题,建立国际首个非转基因新冠肺炎小鼠动物模型(图1)。


图1. 动物模型模式图


小鼠在SARS-CoV-2感染后,肺脏中可检测到高滴度新冠病毒,每克组织中病毒滴度可达107PFU,并出现体重下降和类似新冠肺炎病人的临床病理表现(见图2)。


图2. 受体转导小鼠感染SARS-CoV-2后,病毒在小鼠肺脏高滴度复制,小鼠体重下降,肺脏出血、炎性细胞浸润等病理改变。


在此模型中,新冠病毒感染可诱导机体产生强烈的病毒特异性T细胞应答及体液免疫应答。该研究团队利用此小鼠模型评价了新冠感染康复者血浆和瑞德西韦对新冠病毒感染的治疗作用。结果显示,血浆治疗和药物处理具有明显的病毒清除作用(见图3)。


图3. 过继转移新冠康复者血浆和瑞德西韦治疗组,小鼠肺脏病毒滴度下降、肺脏病理损伤减轻。


本模型与传统受体转基因小鼠动物模型相比,构建周期短。不需要繁殖,适宜短期内大规模推广,此模型的建立有效缓解了我国新型冠状病毒研究中动物模型缺乏的问题,有利于我国抗病毒药物和保护性中和抗体、疫苗的应急体内验证、致病机制研究。该动物模型已与我国多家单位共享,有效解决了我国新型冠状病毒肺炎动物模型缺乏的难题。

赵金存教授为本研究Lead Contact,爱荷华大学Stanley Perlman和Paul B. McCray, Jr教授为本文共同通讯作者,广州医科大学附属第一医院/呼吸疾病国家重点实验室孙静博士、庄珍博士、刘冬兰博士、朱爱如博士、肇静娴博士、席寅博士,爱荷华大学郑健博士、李堃博士、Roy Lok-Yin Wong博士,广州海关技术中心黄吉城博士、李小波博士,以及广州再生医学与健康广东省实验室何江平博士为本文并列第一作者。该项目得到了国家重点研发计划、国家科技重大专项、科技部SARS-CoV-2防治应急专项以及广东省新发突发传染病防治专项等项目的支持。


论文原文:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30741-8?rss=yes