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实验室竞相展开新冠病毒的动物研讨,曾为SARS研制的转基因小鼠求过于供
时间:2020-03-19 17:11:43 点击次数:

本文转自微信大众号“Nature天然科研”,作者:Ewen Callaway?

动物模型能够提醒感染是怎么发作的,还能协助开发药物和疫苗,但有一些动物求过于供。

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恒河猴是研讨新冠病毒的一种动物模型。来历:Neil Bowman/Flpa/imageBROKER/Shutterstock

新冠病毒在全球传达之时,高低的缅因州海岸边,一座本来冷清的小镇不料成了广阔研讨人员抗击新冠肺炎COVID-19的重镇。坐落巴尔港的杰克逊试验室(Jackson Laboratory)是一个小鼠繁衍组织,现在正在快速出产转基因小鼠,科学家期望这些小鼠能够协助他们弄清楚新冠病毒。

“很多需求快把咱们淹没了。”杰克逊试验室担任小鼠储藏的神经科学家Cathleen Lutz说。现在,他们现已收到了约50个试验室的订单,需求超越3000只转基因小鼠。转基因小鼠含有人源ACE2,这也是新冠病毒(SARS-CoV-2)借以进入细胞的蛋白,而一般小鼠形似能够反抗新冠病毒的感染。

全球新冠病毒感染人数已超越11万,尚无痕迹标明疫情正在退去。研讨人员正在运用动物研讨COVID-19,比方山公、小鼠,乃至雪貂,期望能够答复关于COVID-19的关键问题,加快开发能够面向临床试验的药物和疫苗。

榜首批成果现已出来了:我国团队报告了感染含有人ACE2基因的山公1和小鼠2的开端发现。研讨雪貂的试验室也表明,不必多久就能得到开端成果:澳大利亚动物健康试验室的病毒学家S. S. Vasan领导的一支团队发现,雪貂对新冠病毒SARS-CoV-2易感。现在,研讨人员正在研讨感染途径,以便之后对潜在疫苗进行测验。雪貂是流感和其他呼吸道疾病的常用动物模型,因为它们的肺部生理与人类相似,研讨人员期望雪貂能够模仿COVID-19在人体内的状况,比方它的传达办法。

可是,没有哪一种动物模型是完美的。“咱们需求的不是一种动物模型,而是多种动物模型。”威斯康星大学麦迪逊分校的病毒学家David O’Connor说。山公和小鼠能够提醒不同的感染信息,有助于说明免疫系统的效果或是病毒的传达办法。“咱们测验赶快尽或许多地把握各种信息,并将它们与不断发生的临床数据结合起来。”O’Connor说。

症状细微

约有60位科学家组成了一个松懈的网络,同享各安闲灵长类动物或其他动物感染方面的研讨工作,O’Connor和同校的病毒学家Thomas Friedrich也是其间的成员。二人还没有开端对山公进行测验,他们方案与其他搭档在美国国家过敏和感染病研讨所的一个专门的关闭设备内进行。可是,他们看到2月27日发布的一篇预印本论文报告了非人灵长类动物感染COVID-19试验的开端细节,这让他们兴奋不已。

这项研讨1由中科院武汉病毒研讨所的病毒学家单超领导展开,研讨发现感染新冠病毒的恒河猴症状相对较轻,没有一个呈现发热状况,可是X光片显现恒河猴肺部呈现了相似人类COVID-19感染者的肺炎特征。之后,研讨人员对部分安乐死的恒河猴进行了肺部解剖,证明了以上发现。研讨人员在恒河猴感染3天后,对其间两只施行了安乐死,6天后再让两只安乐死。他们还对别的两只查询了3周;这些山公体重有所减轻,可是如同并没有其它严峻症状。

O’Connor表明,恒河猴如同具有与COVID-19轻症患者相似的症状,这一点非常重要。为了找到能模仿人类重症感染的更好模型,研讨人员需求查询不同的动物,并改动其它试验要素,如病毒进入体内的途径。可是,因为山公和人类的免疫系统较为相似,它们是测验人体怎么应对病毒的有用目标。Friedrich说,有痕迹显现,一个人的自免疫反响或许会加重某些疾病,如流感和SARS。山公能够帮咱们确认这对COVID-19是否建立。

研讨人员需求运用山公来回答的另一个急迫问题是,新冠病毒是否会躲藏在表面上已治好患者的特定器官内。Friedrich说,这类躲藏点的存在,或能解说为什么一些新冠肺炎患者会在治好后呈现复阳的状况。

再看啮齿类动物

许多想要弄理解COVID-19的研讨人员将目光投向了动物研讨的中坚力量——小鼠,他们想运用小鼠测验药物和疫苗,查询感染的性质。杰克逊试验室培养的小鼠被称为“人源ACE2(hACE2)小鼠”,其时是为了2002年至2003年的SARS爆发所研制的;而SARS的致病病毒与新冠病毒存在亲缘联系3,4。

可是,跟着外界对SARS研讨的重视和赞助逐步削减,许多试验室中止了对这些小鼠的研讨,爱荷华大学的冠状病毒学家Stanley Perlman说。他的试验室开发了SARS病毒毒株之一3。现在一切都变了,他说:“咱们都想要这些小鼠。但简直没有人拿得出来。”

在此次疫情爆发之前,杰克逊试验室没有养殖hACE2小鼠种群,可是它正在运用Perlman供给的小鼠精子抓住培养。Lutz说上星期榜首窝小鼠现已出世,试验室方案从5月开端对研讨人员供给。“阻挠咱们供给小鼠的还有生物学问题,那就是妊娠。”

圣路易斯华盛顿大学的病毒免疫学家Michael Diamond也正在等候hACE2小鼠。他和他的团队想要运用这些小鼠,测验疫苗和根据抗体的疗法。他们还方案运用CRISPR基因修改技能,判定可使小鼠更易感或更不易感的基因。

Diamond及其团队在等候期间也在开发其他小鼠模型。在其间一个试验中,他们测验运用病毒作为载体,将人源ACE2注入小鼠体内。在另一个试验中,他们使免疫系统受损的小鼠感染了新冠病毒SARS-CoV-2。他们想的是,该病毒在这些小鼠中重复传达后会呈现骤变,协助其感染免疫系统健康的啮齿类动物。Diamond表明,这种办法对寨卡病毒是有用的;寨卡病毒也是一种小鼠天然不易感的病原体。

起点

至少有一个拿到了现存hACE2小鼠的试验室,现已开端用冠状病毒感染它们了。我国的一组研讨人员上个月在预印本服务器bioRxiv上发布了一篇论文,描绘了感染这些小鼠的开端成果。像恒河猴相同,这些小鼠如同只呈现了细微症状,除了体重减轻和肺炎痕迹外,没有其它更严峻的症状4。北京协和医学院的病毒学家秦川联合领导了这项研讨,她说这些动物应有助于抗击SARS-CoV-2。研讨人员还在感染小鼠体内,判定出了有望辅导疫苗开发的免疫应对。在一项未宣布的研讨中,她的团队还发现了若干能够推迟病毒仿制、约束动物体重下降的药物。

Perlman说,感染后症状细微的动物能够用来做药物和疫苗测验,可是或许无助于了解一些较重的病例。他说:“这其实不太能解说病毒究竟是怎么致病的。”他说等hACE2小鼠到手了,他就会测验感染这些小鼠,可是他也在考虑开发其他小鼠模型,更好地模仿重症病例。现有的小鼠既有人源ACE2基因,也有小鼠ACE2基因,所以有一种或许是去除小鼠ACE2基因。

“许多动物模型都不完美;咱们只能尽力而为。”Perlman说。

参考文献:

1.Shan, C.?et al.?Preprint at Research Square https://doi.org/10.21203/rs.2.25200 (2020).2.Bao, L.?et al.?Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.02.07.939389 (2020).3.McCray Jr, P. B.?et al.?J. Virol.?81, 813–821 (2007).4.Yang, H. X.?et al. Comp. Med.?57, 450–459 (2007).

原文以Labs rush to study coronavirus in transgenic animals — some are in short supply为标题宣布在2020年3月9日的《天然》新闻上?

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