Исследователи из Медицинской школы Йельского университета разработали новую модель мышей для изучения инфекции и болезни SARS-CoV-2, а также для ускорения тестирования новых методов лечения и вакцин против нового коронавируса. Исследование, опубликованное сегодня в Журнале экспериментальной медицины (JEM), также предполагает, что ключевые противовирусные сигнальные белки, вместо защиты легких, могут вызывать большую часть повреждений тканей, связанных с COVID-19.
Срочно необходимы животные модели, которые воспроизводят инфекцию и болезнь SARS-CoV-2, чтобы помочь исследователям понять вирус, разработать методы лечения и определить потенциальных кандидатов на вакцины. Мыши являются наиболее широко используемыми лабораторными животными, но они не могут быть инфицированы SARS-CoV-2, потому что вирус не может использовать мышиную версию ACE2, рецепторного белка клеточной поверхности, который вирус использует для проникновения в клетки человека.
SARS-CoV-2 может инфицировать мышей, генетически модифицированных для производства человеческой версии ACE2. Однако доступность этих животных низкая и ограничивается одной линией мышей, что не позволяет исследователям исследовать, как вирус влияет на мышей с ослабленным иммунитетом или страдающих ожирением, состояния, которые значительно увеличивают уровень смертности людей.
В новом исследовании группа исследователей под руководством Акико Ивасаки из Медицинской школы Йельского университета разработала альтернативную мышиную модель инфекции SARS-CoV-2, в которой животные сначала заражаются другим, безвредным вирусом, несущим человеческий ген ACE2. Мыши, инфицированные этим вирусом, продуцируют человеческий белок ACE2 и затем могут быть инфицированы SARS-CoV-2. Ивасаки и его коллеги обнаружили, что SARS-CoV-2 может реплицироваться у этих мышей и вызывать воспалительный ответ, аналогичный тому, который наблюдается у пациентов с COVID-19, когда большое количество иммунных клеток активируется и попадает в легкие. "Кроме того, у инфицированных мышей также быстро вырабатываются нейтрализующие антитела против SARS-CoV-2," Ивасаки говорит.
Реакция организма на вирусную инфекцию часто зависит от сигнальных молекул, называемых интерферонами I типа, которые могут активировать иммунные клетки и индуцировать выработку противовирусных белков и антител. Но слишком много интерферона типа I, особенно при задержке выработки, может привести к чрезмерному воспалению и повреждению тканей. Действительно, хотя передача сигналов интерферона типа I защищает от связанного с ним коронавируса MERS-CoV, она вызывает повреждение легких в ответ на SARS-CoV-1, вирус, ответственный за предыдущую вспышку коронавируса в 2002-2003 гг.
Роль интерферонов типа I в COVID-19 в настоящее время неясна. Ивасаки и его коллеги обнаружили, что, как и пациенты с COVID-19, мыши, инфицированные SARS-CoV-2, активируют большое количество генов, связанных с передачей сигналов интерферона I типа. Затем исследователи использовали свою модельную систему для заражения мышей, у которых отсутствуют ключевые компоненты пути интерферона типа I, и обнаружили, что они не хуже контролировали инфекцию SARS-CoV-2. Однако у этих животных в легкие набиралось меньше воспалительных иммунных клеток. "Эти результаты показывают, что интерфероны типа I не ограничивают репликацию SARS-CoV-2, но могут играть патологическую роль в респираторном воспалении COVID-19," Ивасаки говорит. "Это особенно беспокоит, потому что интерфероны типа I в настоящее время используются для лечения COVID-19. Раннее время начала лечения IFN будет иметь важное значение для обеспечения защиты и пользы."
Ивасаки добавляет, "Модель мыши, которую мы разработали, предлагает широко доступную и легко адаптируемую модель на животных для понимания критических аспектов вирусной инфекции SARS-CoV-2, репликации, патогенеза и защиты с использованием аутентичного вируса, полученного от пациента. Модель обеспечивает жизненно важную платформу для тестирования профилактических и терапевтических стратегий борьбы с COVID-19."