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《自然》刊发港大研究:金仓鼠实验提示新冠可

疫情暴发以来,新冠病毒能否经由过程气溶胶传播不停是学术界的焦点之一。国际顶级期刊《自然》杂志最新刊发了喷鼻港大年夜学团队的钻研显示:在金仓鼠动物模型实验中,新冠病毒是可以经由过程气溶胶传播的。

该论文以“加快评审文章”(Accelerated Article Preview)形式于当地光阴5月14日在线颁发,题为Pathogenesis and transmission of SARS-CoV-2 in golden hamsters。该论文的通讯作者为喷鼻港大年夜学李嘉诚医学院严慧玲(Hui-Ling Yen),论文作者还包括喷鼻港大年夜学公共卫生学院教授潘烈文。

新冠病毒呈现之后,科研职员迫切必要相宜的小动物模型来支持疫苗和治疗的研发。钻研者申报了新冠病毒(SARS-CoV-2)在金仓鼠(金色叙利亚仓鼠)中的发病机理和熏染性。免疫组织化学注解,

金仓鼠接种病毒后2天和5天,其鼻粘膜、支气管上皮细胞和肺实变区域中存在病毒抗原。在接种病毒感染后7天,病毒迅速清除并有肺细胞增生

。在金仓鼠十二指肠上皮细胞中也发清楚明了病毒抗原,粪便中检测到病毒RNA。

值得留意的是,

动物模型试验证实:新冠病毒能经由过程直接打仗以及气溶胶从被感染金仓鼠有效地传播到稚子金仓鼠。仓鼠笼子中经由过程物媒传播的效率较低

。只管在接种仓鼠的鼻洗液中

继续14天检测到病毒RNA,但新冠病毒可传播光阴短

。接种感染和自然感染的仓鼠体现出显着的体重减轻,

所有金仓鼠康复后均能检测到中和抗体

。这项结果注解,金仓鼠的新冠病毒感染特性类似于人类轻度感染的特性。

论文指出,相宜的动物模型对付理解新冠肺炎的发病机理以及评估疫苗和治疗候选药物至关紧张。先前对SARS-CoV进行的动物钻研注解,病毒的刺突蛋白(S蛋白)与宿主的血管首要素转化酶2(ACE2)受体之间的互相感化,以及被感染工具的年岁和先天免疫状态在发病机理中有侧紧张的感化。与SARS-CoV一样,SARS-CoV-2的S蛋白也使用ACE2受体(主要散播在肺和小肠的上皮细胞中)进入细胞进行病毒复制。SARS-CoV-2与人ACE2的结合优越,但与鼠ACE2的结合有限,这限定了近交系小鼠(inbred mice)在病毒钻研中的利用。猕猴和表达人ACE2受体的转基因ICR小鼠被证实对SARS-CoV-2易感;然则,这些动物模型不那么轻易得到。受到SARS-CoV-2进击的食蟹猕猴和恒河猴分手体现出有限的和中等的临床症状。被感染的转基因小鼠体现出中等程度的肺炎,并且在非呼吸组织中没有显着的组织学改变。据报道,先前孕育发生的表达人ACE2受体的转基因小鼠虽然支持支持SARS-CoV在呼吸道上皮细胞中复制,但因为转基因小鼠的脑中ACE2也是高表达,导致小鼠的逝世亡率还加着迷经系统的病变的相关变量。

金仓鼠则是一种广泛应用的实验动物模型,此前钻研注解,SARS-CoV能够在其体内复制,但MERS-CoV不能,这是因为MERS-CoV使用的是DPP4蛋白作为病毒进入细胞的主要受体,而非ACE2。先前,对5周龄的金仓鼠的SARS-CoV(Urbani毒株)的接种钻研注解,病毒在其体内复制能力强,在接种病毒2天后的肺中就能检测到病毒滴度峰值;在接种病毒7天后,金仓鼠就能迅速清除病毒。不过接种病毒的金仓鼠并没有体重减轻或显着的疾病状况。一项后续钻研申报说,在金仓鼠中测试了不合的SARS-CoV毒株,发明SARS-CoV毒株之间的毒力差异。据报道,用SARS-CoV(Frk-1菌株)对仓鼠具有致逝世性。Frk-1菌株与非致命性Urbani菌株的差别在于S2域中的L1148F突变。仓鼠也能被其他呼吸道病毒感染,包括人偏肺病毒、人副流感病毒和甲型流感病毒,并可能支持经由过程打仗道路或空气传播流感。人、猕猴、小鼠和仓鼠的ACE2蛋白的比对注解,仓鼠ACE2可能比鼠类ACE2更能有效地与SARS-CoV-2的S蛋白互相感化。在这里,钻研团队评估了SARS-CoV-2在4-5周大年夜的雄性金仓鼠中的发病机理和打仗传播能力。

提示气溶胶传播动物模型实验

为了钻研SARS-CoV-2在仓鼠中经由过程气溶胶的传播能力,钻研者将供体(吸收新冠病毒接种)仓鼠和稚子仓鼠(康健仓鼠)分手放在两个相邻的铁笼中,在供体仓鼠接种病毒后1天,将两个笼子合营放置8小时,该实验如下:

供体仓鼠洗鼻液中的熏染性病毒能够排毒6天,而病毒的RNA则可继续检测14天,也便是说,在后期,被感染的仓鼠不具备熏染能力。如下图所示:

在接种病毒后2天、4天、6天的供体粪便样本中能检测到病毒RNA,但不是具备熏染性的病毒,如下所示:

钻研者发明,新冠病毒在仓鼠中的气溶胶传播是有效的,由于在打仗后1天所有裸露的打仗仓鼠鼻洗液中都检测到熏染性病毒,在打仗后3天病毒载量达到峰值,如下图所示:

只管未分离出具有感染性的病毒,但从感染的气溶胶打仗物的粪便样本中能继续14天检测到病毒RNA 14天,如下图所示:

打仗气溶胶的仓鼠在打仗后7 天显示出最大年夜的体重减轻(匀称值±SD,-7.72±5,42%,N = 3)。与供体仓鼠比拟,气溶胶打仗仓鼠在鼻洗液中排出了相称数量的病毒。

为了评估新冠病毒在仓鼠中的其他传播能力,钻研者将3只供体仓鼠经鼻内接种8×10负4次方的TCID50病毒。接种后24小时,将每个供体转移到新的笼子中,并与一只少小仓鼠一路喂养。钻研者天天监测体重变更和临床体征,每隔一天从供体仓鼠和打仗仓鼠网络鼻洗液,持续14天。

在供体仓鼠中,只管继续14天都能检测到病毒RNA,但感染性病毒的峰值呈现在接种病毒后早期,随后迅速下降

,如下图所示:

接种SARS-CoV-2后6天,仓鼠体现出最大年夜的匀称体重减轻(匀称值±SD,-11.97±4.51%,N = 6),如下图所示:

从供体到打仗者的传播异常高效,在打仗后1天,就能从共居仓鼠中检测到SARS-CoV-2,在打仗后3天的共居仓鼠鼻洗液中检测到了病毒载量峰值,如下图所示:

共居仓鼠在打仗后6天呈现最大年夜的匀称体重减轻(匀称值±SD,-10.68±3.42%,N = 3),打仗后11天,所有动物均恢回覆再肇始体重,如下图所示:

应用PRNT阐发,从接种病毒后14天的供体上(所有滴度为1:640)和共居仓鼠打仗后13天(以1:160、1:320和1:160滴度)检测中和抗体。钻研者继续14天从供体仓鼠的鼻洗液中检测到病毒RNA,但熏染性病毒滴度迅速下降。钻研者重复了该实验,并以接种病毒后6天供体仓鼠与稚子仓鼠共居。在打仗后3天,共居稚子仓鼠鼻洗液中能够检测到少量病毒RNA,在打仗后7天的鼻洗液中检测到不到病毒RNA。而且,在鼻洗液中未检测到熏染性病毒,如下图所示:

并且共居仓鼠没有显示出体重减轻,如下图所示:

PRNT阐发未检测到打仗后12天的共居仓鼠的中和抗体(

SARS-CoV-2在金仓鼠中的发病机制

实验中,钻研者给金仓鼠鼻内感染了8 x 10的负4次方TCID50(50%组织细胞感染量)的新冠病毒(Beta-CoV / Hong Kong / VM20001061 / 2020病毒,GISAID#EPI_ISL_412028)。该病毒是从喷鼻港一位新冠肺炎患者的鼻咽抽吸物和咽拭子的Vero E6细胞平分离出来的。钻研者分手在金仓鼠接种病毒后的2天、5天、7 天时网络了鼻甲、脑、肺、心脏、十二指肠、肝脏、脾脏和肾脏组织,以监测病毒复制和组织病理学变更。在接种病毒后第2天时,能检测到金仓鼠肺部病毒载量峰值,在接种病毒后5天时病毒载量开始低落。只管能继承检测到高拷贝的病毒RNA,但在接种病毒后7天未检测到具有熏染性的病毒。

熏染性病毒载量在接种病毒后的2天到7天之间有显明差异(P = 0.019,邓恩的多重对照测试),但RNA病毒拷贝数没有差异(P = 0.076)。只管在接种病毒后的2天和5天时检测到低拷贝的病毒RNA,但在肾脏中未检测到具有熏染性的病毒。

组织病理学反省发明,在接种病毒后2天,有5-10%的肺中炎性细胞增多和实变。

在接种病毒后5天,则有15-35%的肺中炎性细胞增多。

在接种病毒后2天和5天检测到病毒抗原的区域,可以察看到单核细胞浸润。SARS-CoV-2的N蛋白的免疫组织化学注解,在接种病毒后2天,金仓鼠的支气管上皮细胞中存在病毒抗原(下图的箭头所指位置)。

在接种病毒后5天,其成长为肺细胞(下图的箭头所指位置)。

接种病毒后7天,30-60%的肺部实变,如下图所示:

然则,没有检测到病毒抗原如下图所示:

而2型肺细胞增生则很显着,如下图所示:

接种病毒后5天在支气管周围区域检测到CD3阳性T淋巴细胞,这可能有助于快速清除受感染的细胞,如下图所示:

鼻甲中有炎性细胞浸润,如下图所示:

鼻上皮细胞和鼻粘膜的嗅觉感到神经元中检测到病毒抗原,如下图所示:

在表达SARS-CoV的N蛋白和神经元特异性β-III微管蛋白的细胞中进一步确认了嗅觉神经元中的感染,如下图所示:

与对比组比拟,接种病毒感染后2天金仓鼠的鼻粘膜嗅觉神经元数量削减,如下图所示

接种病毒后7天,鼻上皮细胞衰减显明,如下图所示:

然后在接种病毒后14天可察看到组织修复,如下图所示:

只管十二指肠上皮细胞不存在炎症,如下图:

但在接种病毒后2天从十二指肠上皮细胞中检测到病毒抗原,如下图所示:

接种病毒后5天,从脑、心脏、肝脏和肾脏均未察看到显着的组织病理学变更,如下图所示:

(本文来自彭湃新闻,更多原创资讯请下载“彭湃新闻”APP)

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