Модельные животные для COVID-19

Десятки лабораторий продолжают искать животных, на которых можно было бы изучать инфекцию SARS-CoV-2, тестировать вакцины и лекарства. В список потенциальных модельных организмов попали многие звери — от лабораторных мышей и крыс до хорьков, сирийских хомячков и обезьян.

Credit:
Alfredo Gutierrez, CC BY-SA 4.0

Для исследования COVID-19 нужны животные, у которых заражение коронавирусом протекало бы так же, как у человека. Эксперименты на них позволят лучше изучить течение инфекции и помогут в создании лекарств и вакцин.

Исследователи из Китая, Канады и США сравнили активности ACE2 у 14 видов млекопитающих. Оказалось, что рецепторы многих видов, в том числе кролика и панголина, способны впускать лентивирусные частицы, несущие белок S нового коронавируса; наибольшая активность наблюдалась у рецептора человека и макаки резуса, наименьшая — у рецептора мышей и крыс. Целью исследования был поиск потенциального промежуточного хозяина коронавируса, но авторы подчеркивают, что эти результаты будут полезны и при подборе животного-модели.

Каждый четверг Всемирная организация здравоохранения организует видеоконференцию для почти 100 ученых, регуляторов и спонсоров, которые работают с лабораторными животными для моделирования коронавирусной инфекции.

На данный момент самым многообещающим подопытным остается сирийский хомячок, во многом из-за сходства его рецептора ACE2 с человеческим. Именно этот рецептор используется коронавирусом для проникновения в клетку. У хомячков участок ACE2, с которым связывается вирус, отличается от человеческого на 3–4 аминокислоты из 29. COVID-19 у этих животных развивается почти так же, как у людей: они все время спят, теряют вес и страдают от одышки. Хомячки болеют и атипичной пневмонией SARS, но с менее выраженными симптомами.

Той же степенью сходства обладают рецепторы обыкновенной мартышки, а у макаков-резусов этот участок ACE2 идентичен человеческому. Обезьян с клинической картиной заболевания, полностью сходной с человеческой, пока найти не удалось. Впрочем, это помеха не для всех исследований. Например, китайские ученые показали, что переболевших коронавирусом макаков-резусов 4 недели спустя не удается заразить повторно. Заболевание, сходное с легкими случаями COVID-19 у человека, развивается у яванских макаков, у них также выработались антитела к вирусу (подробнее на PCR.news).На обезьянах можно изучать передачу вируса или протекание COVID-19 на фоне сопутствующих заболеваний.

У мышей ACE2 отличается на 11 из 29 ключевых аминокислот, поэтому обычные мыши не заражаются коронавирусом. В 2007 году, когда возникла похожая проблема с SARS, Стенли Перлман из Университета Айовы с соавторами создал линию мышей, экспрессирующую человеческий ACE2. Этих животных передали Jackson Laboratory (JAX), одному из главных поставщиков мышей для экспериментов. Линию мышей с человеческим ACE2 с тех пор перестали поддерживать, но осталась замороженная сперма, и сейчас JAX начинает их заново разводить.

Мышей с человеческим рецептором ACE2 получают и другие исследовательские группы; еще в феврале об этом написали китайские ученые. Стенли Перлман модифицирует клетки легких обычных мышей с помощью аденовирусного вектора, несущего ген человеческого ACE2. В JAX пытаются изменить ген мышиного рецептора методом CRISPR. Однако имеющиеся мышиные модели пока недостаточно точны: мыши не болеют так тяжело, как люди.

По другому пути пошли специалисты по коронавирусам с факультета эпидемиологии Университета Северной Каролины (UNC) в Чапел-Хилл. В исследовании активности аналога рибонуклеозида β-D-N4-гидроксицитидина против коронавирусов (подробнее на PCR.news) они использовали искусственно сконструированные коронавирусы, адаптированные к мышиному рецептору. «Занятно, что вирус может быть таким разрушительным для человека, но вы даете мыши миллион вирусных частиц, и ничего не происходит», — говорит Тимоти Шихан из UNC.

Некоторые лаборатории пытаются использовать для изучения COVID-19 крыс. И хотя их ACE2 еще меньше мышиного похож на человеческий (13 замен), они обладают одним важным преимуществом — размером. Многие исследования вакцин требуют периодического взятия крови, что сложно осуществить на мышах. Крыс с модифицированным ACE2 получают в компании Mirimus.

Еще одно полезное для исследования респираторных заболеваний животное — хорек. Обычно их используют для изучения распространения болезней, переносимых воздушно-капельным путем (например, гриппа), поскольку больные хорьки активно чихают. На этих животных ученые показали, что частицы коронавируса действительно переносятся в составе аэрозоля, и хотя заражение вирусами из аэрозоля менее эффективно, чем при прямом контакте, оно все же возможно.

Недавно было показано, что коронавирус поражает кошек. Возможно, к списку модельных животных присоединятся и они.

Источник

Jon Cohen. // From mice to monkeys, animals studied for coronavirus answers. // Science  17 Apr 2020: Vol. 368, Issue 6488, pp. 221-222; DOI: 10.1126/science.368.6488.221

Xuesen Zhao, et al. // Broad and differential animal ACE2 receptor usage by SARS-CoV-2 // bioRxiv, 2020, DOI:  10.1101/2020.04.19.048710

Добавить в избранное

Вам будет интересно