Nå som vi vet at koronaviruset er en global trussel som ikke kjenner grenser, må vi være forberedt på belastningene som dukker opp i fremtiden. Derfor, bruk av dyremodeller for å finne virusterapier og vaksiner har blitt en prioritet for å vinne kampen.
Før denne COVID-19-pandemien hadde andre stammer av koronaviruset allerede ødelagt verden. Koronaviruset har vært årsaken til (alvorlig akutt respiratorisk syndrom (SARS) i Asia og respiratorisk syndrom i Midtøsten (MERS). Disse ble overført fra dyr til mennesker og forårsaket alvorlige luftveissykdommer, hvis effektivitet ligger i den raske spredningen og høye dødeligheten.
Nedenfor vil vi fortelle deg mer om disse virusene og hvilke dyremodeller som ble brukt for SARS-CoV (koronaviruset som forårsaker SARS) og MERS-CoV (koronaviruset som forårsaker MERS), ifølge studien publisert i tidsskriftet Natur og utført av National Institutes of Health i Bethesda, Maryland (USA).
Coronavirus og den ideelle dyremodellen
SARS-CoV og MERS-CoV tilhører ordren Nidovirales, familie Coronaviridae. Det genetiske materialet til begge virusene er RNA, og de har en lipidhylster som kommer fra cellen de infiserer.
Disse virusene interagerer og kommer inn i celler gjennom et protein som kalles piggprotein (Spike), som er avgjørende for at infeksjon skal oppstå. Dette proteinet binder seg til reseptordomenene til SARS-CoV og MERS-CoV, som er enzymet henholdsvis ACE2 og proteinet DPP4.
Utviklingen av medisiner og vaksiner for disse virusene er en utfordring, på grunn av vanskeligheten med å finne dyremodeller som reproduserer sykdommen og gir gode resultater.
Den ideelle dyremodellen for studier må oppfylle tre betingelser etter å ha vaksinert den med viruset:
- Reflektere kliniske tegn.
- Viruset må replikere hos de utvalgte dyrene.
- Presenter de samme patologiene som hos mennesker.
Personer smittet med SARS-CoV og MERS-CoV har symptomer som f.eks feber, myalgi og pustevansker inkludert tørr hoste og dyspné.
Dyremodeller for SARS-CoV og MERS-CoV
Ikke-menneskelige primater
De anatomiske, fysiologiske og immunologiske likhetene til primater med hensyn til mennesker gjør dem til ideelle modeller for å studere patogenesen av koronaviruset.
Makaker Rhesus, makaker Cynomolgus og afrikanske grønne aper ble vellykket infisert av SARS-CoV, slik at i hver art var det minst ett tilfelle av pneumonitt.
Fordi primatene som ble brukt ikke tilhørte de samme underartene og de eksperimentelle metodene som ble brukt var forskjellige, kliniske tegn, viral replikasjon og patologi var forskjellige for hver art. Leverdysfunksjoner ble rapportert i vanlige marmoseter.
Makaker Rhesus infisert av MERS-CoV viste lungeinfeksjoner som var forbundet med replikasjon av viruset i pneumocyttene i bronkiolene. På syltetøy var symptomene mye mer alvorlige.
Mus
Bruk av mus er fordelaktig på grunn av deres lille størrelse og lave pris. I tillegg til at de enkelt kan genetisk manipuleres.
Som hos mennesker spiller musenes alder en viktig rolle i deres mottakelighet for sykdommen.
- Ett år gamle mus hadde mer alvorlige symptomer enn de unge, og de utviklet også vekttap og dehydrering.
- Virale partikler ble oppdaget i lungene til de med interstitiell pneumonitt, ledsaget av alveolær skade.
- Fordi de unge musene var asymptomatiske, var de i stand til å infisere de eldre musene.
- Så de ble brukt transgene mus som uttrykker den humane ACE2 -reseptoren, som forårsaket en dødelig SARS-CoV-infeksjon.
- I motsetning til SARS-CoV er mus ikke naturlig utsatt for MERS-CoV-infeksjon fordi DPP4-reseptoren for mus er forskjellig fra den humane DPP4.
Derfor ble transgene mus opprettet med det humane DPP4 -proteinet, slik at musene replikerte viruset riktig, og utviklet en alvorlig luftveisinfeksjon som førte til deres død noen dager senere. Til slutt ble virusmengder samlet i flere organer og patologiske endringer.
Hamstere
Den gylne syriske hamsteren er en utmerket modell for SARS-CoV fordi viruset replikerer på høye nivåer i lungen, slik at de presenterte histopatologiske endringer, for eksempel interstitiell betennelse og pneumonitt.
- Siden de var asymptomatiske ved første øyekast, var studien av sykdommen basert på bruk av treningshjul for å måle fysisk aktivitet.
- Hamstere smittet med SARS-CoV var mindre aktive etter å ha blitt smittet.
- I tillegg fremkalte infeksjonen antistoffresponsen som ga beskyttelse mot fremtidige infeksjoner.
- For MERS-CoV var infeksjonen mislykket hos hamstere.
Ildere
Disse dyrene brukes ofte til studier av respiratoriske virusinfeksjoner. Men uansett, Det ble oppnådd motstridende resultater med dem.
Kaniner kan være andre dyremodeller
SARS-CoV og MERS-CoV undersøkelser har vist det bruk av en enkelt dyreart fungerer ikke for alle stammer av koronaviruset.
Evnen til å forårsake infeksjon, viral replikasjon og patologi avhenger ikke bare av uttrykket av den virale reseptoren, men også av dyrets art og egenskaper.
For SARS-CoV er utviklingen av dyremodeller med ACE2-reseptordomenet, som binder seg til piggproteinet til dette viruset, konservert hos forskjellige arter.
Når det gjelder MERS-CoV, begrenser punktmutasjoner i DPP4-proteinet evnen til piggproteinet til å binde seg til vertsreseptoren. Så dyremodellene for det MERS-forårsakende koronaviruset er ikke-menneskelige primater og kameler (naturlig reservoar).
Nyere studier viser at det er en homolog sekvens mellom kanin og human DPP4, og derfor blir det undersøkt som en ideell modell for MERS-CoV.
