Nu när vi vet att coronaviruset är ett globalt hot som inte känner till några gränser måste vi vara beredda på de påfrestningar som uppstår i framtiden. Därför, användningen av djurmodeller för att hitta virala terapier och vacciner har blivit en prioritet för att vinna striden.
Innan denna COVID-19-pandemi hade andra stammar av coronavirus redan orsakat kaos på världen. Corona -virusen har orsakat (allvarligt akut andningssyndrom (SARS) i Asien och andningssyndrom i Mellanöstern (MERS). Dessa överfördes från djur till människor och orsakade allvarliga andningssjukdomar, vars effektivitet ligger i dess snabba spridning och höga dödlighet.
Nedan kommer vi att berätta mer om dessa virus och vilka djurmodeller som användes för SARS-CoV (coronaviruset som orsakar SARS) och MERS-CoV (coronaviruset som orsakar MERS), enligt studien som publicerades i tidskriften Natur och utförs av National Institutes of Health i Bethesda, Maryland (USA).
Coronavirus och den perfekta djurmodellen
SARS-CoV och MERS-CoV tillhör ordningen Nidovirales, familj Coronaviridae. Det genetiska materialet för båda virusen är RNA och de har ett lipidhölje som kommer från cellen de infekterar.
Dessa virus interagerar och kommer in i celler genom ett protein som kallas spikprotein (Spike), vilket är viktigt för att infektion ska uppstå. Detta protein binder till receptordomänerna i SARS-CoV och MERS-CoV, som är enzymet ACE2 respektive proteinet DPP4.
Utvecklingen av läkemedel och vacciner för dessa virus är en utmaning på grund av svårigheten att hitta djurmodeller som reproducerar sjukdomen och ger bra resultat.
Den perfekta djurmodellen för studier måste uppfylla tre villkor efter att den har vaccinerats med viruset:
- Spegla kliniska tecken.
- Viruset måste replikera i de utvalda djuren.
- Presentera samma patologier som hos människor.
Personer som är infekterade med SARS-CoV och MERS-CoV har symtom som t.ex. feber, myalgi och andningssvårigheter inklusive torr hosta och dyspné.
Djurmodeller för SARS-CoV och MERS-CoV
Icke-mänskliga primater
De anatomiska, fysiologiska och immunologiska likheterna mellan primater med avseende på människor gör dem till idealiska modeller för att studera patogenesen av coronaviruset.
Makaker Rhesus, makaker Cynomolgus och afrikanska gröna apor infekterades framgångsrikt av SARS-CoV, så att i varje art fanns det minst ett fall av pneumonit.
Eftersom de primater som användes inte tillhörde samma underart och de experimentella metoder som användes var olika, kliniska tecken, viral replikation och patologi var olika för varje art. Leverdysfunktioner rapporterades i vanliga marmoseter.
Makaker Rhesus infekterad av MERS-CoV visade lunginfektioner som var associerade med replikationen av viruset i pneumocyterna i bronkiolerna. På marmoset var symtomen mycket allvarligare.
Möss
Användningen av möss är fördelaktig på grund av deras lilla storlek och låga kostnad. Dessutom kan de enkelt genetiskt manipuleras.
Liksom hos människor spelar mössens ålder en viktig roll för deras mottaglighet för sjukdomen.
- Ettåriga möss hade svårare symptom än de unga, och de utvecklade också viktminskning och uttorkning.
- Virala partiklar detekterades i lungorna hos personer med interstitiell pneumonit, åtföljd av alveolär skada.
- Eftersom de unga mössen var asymptomatiska kunde de infektera de äldre mössen.
- Så de användes transgena möss som uttrycker den humana ACE2 -receptorn, vilket orsakade en dödlig SARS-CoV-infektion.
- Till skillnad från SARS-CoV är möss inte naturligt mottagliga för MERS-CoV-infektion eftersom musens DPP4-receptor skiljer sig från den humana DPP4.
Därför skapades transgena möss med det humana DPP4 -proteinet, så att mössen replikerade viruset korrekt och utvecklade en allvarlig luftvägsinfektion som ledde till deras död några dagar senare. Slutligen uppsamlades virusbelastningar i flera organ och patologiska förändringar.
Hamstrar
Den gyllene syriska hamstern är en utmärkt modell för SARS-CoV eftersom viruset replikerar vid höga nivåer i lungan, så att de presenterade histopatologiska förändringar, såsom interstitiell inflammation och pneumonit.
- Eftersom de var asymtomatiska vid första anblicken, var studien av sjukdomen baserad på användning av träningshjul för att mäta fysisk aktivitet.
- Hamstrar infekterade med SARS-CoV var mindre aktiva efter att ha smittats.
- Dessutom framkallade infektionen antikroppssvaret som gav skydd mot framtida infektioner.
- För MERS-CoV misslyckades infektionen hos hamstrar.
Illrar
Dessa djur används ofta för studier av respiratoriska virusinfektioner. Men hursomhelst, Motstridiga resultat erhölls med dem.
Kaniner kan vara andra djurmodeller
SARS-CoV- och MERS-CoV-undersökningar har visat det användningen av en enda djurart fungerar inte för alla stammar av coronaviruset.
Möjligheten att orsaka infektion, viral replikation och patologi beror inte bara på den virala receptorns uttryck, utan också på djurets art och egenskaper.
För SARS-CoV bevaras utvecklingen av djurmodeller med ACE2-receptordomänen, som binder till spikproteinet i detta virus, hos olika arter.
När det gäller MERS-CoV begränsar punktmutationer i DPP4-proteinet förmågan hos spikproteinet att binda till värdreceptorn. Så djurmodellerna för det MERS-orsakande coronaviruset är icke-mänskliga primater och kameler (naturlig reservoar).
Nya studier visar att det finns en homolog sekvens mellan kanin och humant DPP4, varför det undersöks som en idealisk modell för MERS-CoV.
