Nüüd, kui me teame, et koroonaviirus on ülemaailmne oht, millel pole piire, peame olema valmis tulevasteks tüvedeks. Seetõttu loommudelite kasutamine viirusteraapiate ja vaktsiinide leidmiseks on saanud lahingu võitmise prioriteediks.
Enne seda COVID-19 pandeemiat olid teised koroonaviiruse tüved juba maailma laastanud. Koronaviirused on põhjustanud (raske ägeda respiratoorse sündroomi (SARS) Aasias ja respiratoorse sündroomi Lähis -Idas (MERS). Need kandusid loomadelt inimestele, põhjustades tõsiseid hingamisteede haigusi, mille tõhusus seisneb selle kiire levimises ja suures suremuses.
Allpool räägime teile nendest viirustest ja sellest, milliseid loomamudeleid kasutati SARS-CoV (SARS-i põhjustav koroonaviirus) ja MERS-CoV (MERS-i põhjustav koroonaviirus) korral, vastavalt ajakirjas avaldatud uuringule. Loodus ja seda viivad läbi National Institutes of Health Bethesdas, Marylandis (USA).
Koroonaviirus ja ideaalne loommudel
SARS-CoV ja MERS-CoV kuuluvad perekonda Nidovirales Coronaviridae. Mõlema viiruse geneetiline materjal on RNA ja neil on lipiidide ümbris, mis pärineb nende poolt nakatatud rakust.
Need viirused suhtlevad ja sisenevad rakkudesse valgu, mida nimetatakse oravalguks (Spike), mis on nakkuse tekkimiseks hädavajalik. See valk seondub SARS-CoV ja MERS-CoV retseptori domeenidega, mis on vastavalt ensüüm ACE2 ja valk DPP4.
Nende viiruste jaoks ravimite ja vaktsiinide väljatöötamine on väljakutse, kuna haigust paljundavate ja häid tulemusi andvate loommudelite leidmine on keeruline.
Ideaalne loommudel uurimiseks peab pärast viirusega nakatamist vastama kolmele tingimusele:
- Peegeldage kliinilisi tunnuseid.
- Viirus peab valitud loomadel paljunema.
- Esinevad samad patoloogiad nagu inimestel.
SARS-CoV ja MERS-CoV-ga nakatunud inimestel on sellised sümptomid nagu palavik, müalgia ja hingamisraskused, sealhulgas kuiv köha ja hingeldus.
Loomamudelid SARS-CoV ja MERS-CoV jaoks
Ahvilised
Primaatide anatoomilised, füsioloogilised ja immunoloogilised sarnasused inimestega teevad neist ideaalsed mudelid koroonaviiruse patogeneesi uurimiseks.
Makaakid Reesus, makaakid Cynomolgus ja Aafrika rohelised ahvid nakatusid edukalt SARS-CoV-ga, nii et igal liigil esines vähemalt üks kopsupõletiku juhtum.
Kuna kasutatud primaadid ei kuulunud samasse alamliiki ja kasutatud katsemeetodid olid erinevad, kliinilised tunnused, viiruse replikatsioon ja patoloogia olid iga liigi puhul erinevad. Tavalistel marmosettidel teatati maksafunktsiooni häiretest.
Makaakid Reesus MERS-CoV-ga nakatunud näitasid kopsuinfektsioone, mis olid seotud viiruse replikatsiooniga bronhioolide pneumotsüütides. Marmosettidel olid sümptomid palju raskemad.
Hiired
Hiirte kasutamine on nende väiksuse ja madalate kulude tõttu kasulik. Lisaks saab neid hõlpsalt geneetiliselt manipuleerida.
Nagu inimestel, mängib hiirte vanus haiguse vastuvõtlikkuses olulist rolli.
- Üheaastastel hiirtel olid sümptomid raskemad kui noortel ning neil tekkis ka kaalulangus ja dehüdratsioon.
- Viiruseosakesed avastati interstitsiaalse kopsupõletikuga patsientide kopsudes, millega kaasnesid alveolaarsed kahjustused.
- Kuna noored hiired olid asümptomaatilised, olid nad võimelised nakatama eakaid hiiri.
- Niisiis, neid kasutati transgeensed hiired, kes ekspresseerivad inimese ACE2 retseptorit, mis põhjustas surmava SARS-CoV infektsiooni.
- Erinevalt SARS-CoV-st ei ole hiired loomulikult vastuvõtlikud MERS-CoV infektsioonile, kuna hiire DPP4 retseptor erineb inimese DPP4-st.
Seetõttu loodi transgeensed hiired inimese DPP4 valguga, nii et hiired replitseerisid viirust õigesti ja neil tekkis raske hingamisteede infektsioon, mis viis nende surmani paar päeva hiljem. Lõpuks koguti viiruskoormused mitmesse elundisse ja patoloogilised muutused.
Hamstrid
Kuldne Süüria hamster on suurepärane mudel SARS-CoV jaoks, sest viirus replitseerub kopsudes kõrgel tasemel, nii et need esitasid histopatoloogilisi muutusi, nagu interstitsiaalne põletik ja kopsupõletik.
- Kuna need olid esmapilgul asümptomaatilised, põhines haiguse uurimine füüsilise aktiivsuse mõõtmiseks treeningrataste kasutamisel.
- SARS-CoV-ga nakatunud hamstrid olid pärast nakatumist vähem aktiivsed.
- Lisaks kutsus nakkus esile antikehavastuse, mis pakkus kaitset tulevaste nakkuste eest.
- MERS-CoV puhul ei olnud hamstrite nakatumine edukas.
Tuhkrud
Neid loomi kasutatakse sageli hingamisteede viirusnakkuste uurimiseks. Kuid sellegipoolest, Nendega saadi vastuolulisi tulemusi.
Küülikud võivad olla teised loomamudelid
SARS-CoV ja MERS-CoV uuringud on seda näidanud ühe loomaliigi kasutamine ei tööta kõigi koroonaviiruse tüvede puhul.
Infektsiooni, viiruse replikatsiooni ja patoloogia tekitamise võime sõltub mitte ainult viiruse retseptori ekspressioonist, vaid ka looma liigist ja omadustest.
SARS-CoV puhul on ACE2 retseptori domeeniga loommudelite väljatöötamine, mis seondub selle viiruse teravikvalguga, erinevates liikides.
Mis puudutab MERS-CoV, siis DPP4 valgu punktmutatsioonid piiravad teraviku valgu võimet seonduda peremeesretseptoriga. Niisiis MERS-i põhjustava koroonaviiruse loommudeliteks on ahvilised ja kaamelid (looduslik veehoidla).
Hiljutised uuringud näitavad, et küüliku ja inimese DPP4 vahel on homoloogne järjestus, mistõttu uuritakse seda MERS-CoV ideaalse mudelina.