Коронавирус адаптировали к мышам, чтобы исследовать вакцину

Китайские ученые создали модель на животных с использованием адаптированного коронавируса, на которой можно достоверно воспроизвести процесс заражения и развития COVID-19. Это значит, что ее можно использовать для тестирования разрабатываемых вакцин против этого заболевания.

Коронавирус SARS-CoV-2 проникает внутрь клетки организма-хозяина, взаимодействуя с рецептором ACE2 через рецепторсвязывающий домен (RBD). Ранее на коронавирусах SARS-CoV-1 и MERS-CoV было показано, что RBD содержит ключевые конформационно-зависимые эпитопы, за счет которых происходит образование нейтрализующих антител, а значит представляет собой перспективную мишень для разработки вакцин. Для исследований в данной области необходимы модели с участием небольших животных, таких как мыши, восприимчивых к SARS-CoV-2. Идеальная модель должна воспроизводить процесс репликации вируса и течение болезни у пациентов с COVID-19. Но вирус не использует мышиные рецепторы ACE2, поэтому мыши дикого типа менее подвержены заражению.

Один из путей обхода этого ограничения — создание мышей, экспрессирующих человеческий ACE2. В новой работе китайские ученые пошли по другому пути: они адаптировали коронавирус к мышам.

Для создания штамма коронавируса, адаптированного к мышиной модели, использовался изолят человеческого вируса BetaCov/human/CHN/Beijing_IME-BJ05/2020 (сокращенно IME-BJ0). Адаптацию проводили с помощью серии пассажей следующим образом: вирус вводили 9-месячным мышам линии BALB/c дикого типа интраназально, через 3 дня собирали гомогенат тканей легких и использовали его в качестве инокулята для следующего раунда. Итоговый вирус, полученный после шестого пассажа, получил название MASCp6.

Анализ кинетики репликации MASCp6 проводился на 9-месячных и 6-недельных мышах. Полученные результаты были сопоставимы с результатами заражения трансгенных мышей с человеческими ACE2. И у старых, и у молодых мышей вирус вызывал интерстициальную пневмонию легкой и средней тяжести, но у возрастных мышей болезнь протекала тяжелее, повреждения легких были обширнее, в то время как у молодых животных повреждения были меньше и при этом поврежденные ткани лучше восстанавливались.

В поисках причины повышения вирулентности адаптированного вируса для мышей ученые секвенировали MASCp6 и обнаружили пять нуклеотидных мутаций в генах ORF1ab, S и N. Одна из них приводит к аминокислотной замене N501Y в RBD. Она возникла после первого пассажа вируса, и ее частота возрастала в процессе адаптации. Авторы считают, что именно эта замена отвечает за повышение вирулентности SARS-CoV-2 MASCp6.

Новая модель была использована в ходе проверки эффективности субъединичной вакцины против SARS-CoV-2 на основе RBD (RBD-Fc). Контрольной группе мышей вводили фосфатно-солевой буфер, а экспериментальной группе — RBD-Fc. Иммунизированных и контрольных мышей заражали MASCp6 и через 5 дней после заражения анализировали ткани легких.

Согласно полученным данным, у мышей из контрольной группы наблюдался высокий уровень вирусной РНК и характерные клинические признаки, регистрируемые у пациентов с COVID-19. У животных из экспериментальной группы вирусная нагрузка была примерно в 1 000 раз меньше. Это доказывает, что разработанная модель, включающая в себя мышей определенной линии и адаптированный к ним вирус, представляет собой ценный инструмент для тестирования кандидатных вакцин против COVID-19.

Исследователи подчеркивают, что ни одна модель на животных, используемая на сегодняшний день для исследования SARS-CoV-2, не воспроизводит все аспекты заболевания у человека. Создание новых моделей расширяет наше понимание механизма заражения и размножения вируса, а также ускоряет процесс разработки средств для борьбы с ним.