Nyní, když víme, že koronavirus je globální hrozbou, která nezná hranic, musíme být připraveni na kmeny, které se v budoucnosti objeví. Proto, použití zvířecích modelů k nalezení virových terapií a vakcín se stalo prioritou pro vítězství v bitvě.
Před touto pandemií COVID-19 již jiné kmeny koronaviru způsobily ve světě zmatek. Koronaviry byly příčinou (závažného akutního respiračního syndromu (SARS) v Asii a respiračního syndromu na Blízkém východě (MERS). Byly přenášeny ze zvířat na lidi a způsobovaly vážná respirační onemocnění, jehož účinnost spočívá v jeho rychlém šíření a vysoké úmrtnosti.
Níže vám řekneme více o těchto virech a o tom, jaké zvířecí modely byly použity pro SARS-CoV (koronavirus, který způsobuje SARS) a MERS-CoV (koronavirus, který způsobuje MERS), podle studie publikované v časopise Příroda a provádí ji National Institutes of Health v Bethesdě, Maryland (USA).
Koronavirus a ideální zvířecí model
SARS-CoV a MERS-CoV patří do řádu Nidovirales, rodina Coronaviridae. Genetickým materiálem obou virů je RNA a mají lipidový obal, který pochází z buňky, kterou infikují.
Tyto viry interagují a vstupují do buněk prostřednictvím proteinu zvaného spike protein (Spike), který je nezbytný pro výskyt infekce. Tento protein se váže na receptorové domény SARS-CoV a MERS-CoV, což jsou enzymy nazývané ACE2 a protein DPP4.
Vývoj léků a vakcín pro tyto viry je výzvou vzhledem k obtížnosti nalezení zvířecích modelů, které reprodukují nemoc a poskytují dobré výsledky.
Ideální zvířecí model pro studium musí po naočkování virem splňovat tři podmínky:
- Odrážejte klinické příznaky.
- Virus se musí replikovat u vybraných zvířat.
- Představuje stejné patologie jako u lidí.
Lidé infikovaní SARS-CoV a MERS-CoV mají příznaky jako horečka, myalgie a dýchací potíže včetně suchého kašle a dušnosti.
Zvířecí modely pro SARS-CoV a MERS-CoV
Nelidští primáti
Anatomické, fyziologické a imunologické podobnosti primátů s ohledem na člověka z nich činí ideální modely pro studium patogeneze koronaviru.
Makaků Rhesus, makakové Cynomolgus a africké zelené opice byly úspěšně infikovány SARS-CoV, takže u každého druhu byl alespoň jeden případ pneumonitidy.
Protože primáti nepatřili ke stejným poddruhům a použité experimentální metody byly odlišné, klinické příznaky, replikace viru a patologie byly u každého druhu odlišné. U běžných kosmanů byly hlášeny poruchy funkce jater.
Makaků Rhesus infikované MERS-CoV vykazovaly plicní infekce, které byly spojeny s replikací viru v pneumocytech bronchiolů. U kosmanů byly příznaky mnohem závažnější.
Myši
Použití myší je výhodné vzhledem k jejich malým rozměrům a nízkým nákladům. Kromě toho s nimi lze snadno geneticky manipulovat.
Stejně jako u lidí hraje věk myší důležitou roli v jejich náchylnosti k této chorobě.
- Roční myši měly vážnější příznaky než mladé a také se u nich objevilo hubnutí a dehydratace.
- Virové částice byly detekovány v plicích pacientů s intersticiální pneumonitidou doprovázených alveolárním poškozením.
- Protože mladé myši byly asymptomatické, byly schopné infikovat starší myši.
- Byly tedy použity transgenní myši exprimující lidský receptor ACE2, která způsobila smrtelnou infekci SARS-CoV.
- Na rozdíl od SARS-CoV nejsou myši přirozeně citlivé na infekci MERS-CoV, protože myší receptor DPP4 se liší od lidského DPP4.
Proto byly transgenní myši vytvořeny s lidským proteinem DPP4, aby myši replikovaly virus správně a vyvinuly těžkou infekci dýchacích cest, která o několik dní později vedla k jejich smrti. Nakonec byly odebrány virové zátěže do více orgánů a patologické změny.
Křečci
Zlatý syrský křeček je vynikajícím modelem pro SARS-CoV, protože virus se replikuje ve vysokých hladinách v plicích, takže prezentovaly histopatologické změny, jako je intersticiální zánět a pneumonitida.
- Protože byly na první pohled asymptomatické, byla studie onemocnění založena na používání cvičebních koleček k měření fyzické aktivity.
- Křečci infikovaní SARS-CoV byli po infekci méně aktivní.
- Infekce navíc vyvolala protilátkovou odpověď, která poskytovala ochranu před budoucími infekcemi.
- U MERS-CoV byla infekce u křečků neúspěšná.
Fretky
Tato zvířata se často používají ke studiu respiračních virových infekcí. Ale přesto, Byly s nimi získány rozporuplné výsledky.
Králíci mohou být jinými zvířecími modely
Vyšetřování SARS-CoV a MERS-CoV to prokázalo použití jediného živočišného druhu nefunguje u všech kmenů koronaviru.
Schopnost způsobit infekci, replikaci viru a patologii závisí nejen na expresi virového receptoru, ale také na druhu a vlastnostech zvířete.
U SARS-CoV je vývoj zvířecích modelů s receptorovou doménou ACE2, která se váže na špičkový protein tohoto viru, konzervován u různých druhů.
Pokud jde o MERS-CoV, bodové mutace v DPP4 proteinu omezují schopnost špičkového proteinu vázat se na hostitelský receptor. Tak zvířecí modely pro koronavirus způsobující MERS jsou primáti a velbloudi (přírodní rezervoár).
Nedávné studie ukazují, že mezi králíkem a lidským DPP4 existuje homologní sekvence, a proto je zkoumán jako ideální model pro MERS-CoV.