Jetzt, da wir wissen, dass das Coronavirus eine globale Bedrohung ohne Grenzen ist, müssen wir auf die zukünftigen Belastungen vorbereitet sein. Deswegen, Die Verwendung von Tiermodellen zur Suche nach viralen Therapien und Impfstoffen ist zu einer Priorität geworden, um den Kampf zu gewinnen.
Vor dieser COVID-19-Pandemie hatten bereits andere Coronavirus-Stämme die Welt verwüstet. Die Coronaviren waren die Ursache für (Schweres akutes Atemwegssyndrom (SARS) in Asien und Atemwegssyndrom im Nahen Osten (MERS). Diese wurden von Tieren auf Menschen übertragen und verursachten schwere Atemwegserkrankungen, dessen Wirksamkeit in seiner schnellen Verbreitung und hohen Sterblichkeitsrate liegt.
Im Folgenden erfahren Sie mehr über diese Viren und welche Tiermodelle für SARS-CoV (das Coronavirus, das SARS verursacht) und MERS-CoV (das Coronavirus, das MERS verursacht) verwendet wurden, laut der im Journal veröffentlichten Studie Natur und durchgeführt von den National Institutes of Health in Bethesda, Maryland (USA).
Coronavirus und das ideale Tiermodell
SARS-CoV und MERS-CoV gehören zur Ordnung der Nidovirales, Familie Coronaviridae. Das genetische Material beider Viren ist RNA und sie haben eine Lipidhülle, die von der Zelle stammt, die sie infizieren.
Diese Viren interagieren und dringen durch ein Protein namens Spike-Protein (Spike) in die Zellen ein, das für das Auftreten einer Infektion unerlässlich ist. Dieses Protein bindet an die Rezeptordomänen von SARS-CoV und MERS-CoV, die das Enzym namens ACE2 bzw. das Protein DPP4 sind.
Die Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen gegen diese Viren ist eine Herausforderung, da es schwierig ist, Tiermodelle zu finden, die die Krankheit reproduzieren und gute Ergebnisse liefern.
Das ideale Tiermodell für Studien muss nach der Impfung mit dem Virus drei Bedingungen erfüllen:
- Klinische Anzeichen widerspiegeln.
- Das Virus muss sich in den ausgewählten Tieren vermehren.
- Präsentieren Sie die gleichen Pathologien wie beim Menschen.
Menschen, die mit SARS-CoV und MERS-CoV infiziert sind, haben Symptome wie Fieber, Myalgie und Atembeschwerden, einschließlich trockener Husten und Dyspnoe.
Tiermodelle für SARS-CoV und MERS-CoV
Nichtmenschliche Primaten
Die anatomischen, physiologischen und immunologischen Ähnlichkeiten von Primaten mit dem Menschen machen sie zu idealen Modellen, um die Pathogenese des Coronavirus zu untersuchen.
Makaken Rhesus, Makaken Cynomolgus und Afrikanische Grüne Meerkatzen wurden erfolgreich mit SARS-CoV infiziert, so dass bei jeder Spezies gab es mindestens einen Fall von Pneumonitis.
Da die verwendeten Primaten nicht derselben Unterart angehörten und die verwendeten Versuchsmethoden unterschiedlich waren, klinische Symptome, Virusreplikation und Pathologie waren für jede Spezies unterschiedlich. Bei Weißbüschelaffen wurde über Leberfunktionsstörungen berichtet.
Makaken Rhesus mit MERS-CoV infizierte Lungeninfektionen zeigten, die mit der Replikation des Virus in den Pneumozyten der Bronchiolen einhergingen. Bei Weißbüschelaffen waren die Symptome viel schwerwiegender.
Mäuse
Die Verwendung von Mäusen ist aufgrund ihrer geringen Größe und geringen Kosten vorteilhaft. Darüber hinaus können sie problemlos genetisch manipuliert werden.
Wie beim Menschen spielt das Alter der Mäuse eine wichtige Rolle für ihre Anfälligkeit für die Krankheit.
- Einjährige Mäuse hatten stärkere Symptome als die jungen, und sie entwickelten auch Gewichtsverlust und Dehydration.
- In den Lungen von Patienten mit interstitiellen Pneumonitis wurden virale Partikel nachgewiesen, begleitet von Alveolarschäden.
- Da die jungen Mäuse asymptomatisch waren, konnten sie die älteren Mäuse infizieren.
- Also wurden sie benutzt transgene Mäuse, die den menschlichen ACE2-Rezeptor exprimieren, die eine tödliche SARS-CoV-Infektion verursachte.
- Im Gegensatz zu SARS-CoV sind Mäuse von Natur aus nicht anfällig für eine MERS-CoV-Infektion, da sich der DPP4-Rezeptor der Maus vom menschlichen DPP4 unterscheidet.
Daher wurden transgene Mäuse mit dem menschlichen DPP4-Protein geschaffen, damit die Mäuse das Virus korrekt replizierten und eine schwere Atemwegsinfektion entwickelten, die wenige Tage später zu ihrem Tod führte. Schließlich wurden Viruslasten in mehreren Organen und pathologischen Veränderungen gesammelt.
Hamster
Der Goldhamster ist ein hervorragendes Modell für SARS-CoV, weil das Virus vermehrt sich in der Lunge, so dass sie histopathologische Veränderungen wie interstitielle Entzündung und Pneumonitis aufwiesen.
- Da sie auf den ersten Blick asymptomatisch waren, basierte die Untersuchung der Krankheit auf der Verwendung von Laufrädern zur Messung der körperlichen Aktivität.
- Mit SARS-CoV infizierte Hamster waren nach der Infektion weniger aktiv.
- Darüber hinaus löste die Infektion die Antikörperantwort aus, die Schutz vor zukünftigen Infektionen bot.
- Für MERS-CoV war die Infektion bei Hamstern erfolglos.
Frettchen
Diese Tiere werden häufig zur Untersuchung von Virusinfektionen der Atemwege verwendet. Aber trotzdem, Mit ihnen wurden widersprüchliche Ergebnisse erzielt.
Kaninchen könnten andere Tiermodelle sein
SARS-CoV- und MERS-CoV-Untersuchungen haben gezeigt, dass die Verwendung einer einzigen Tierart funktioniert nicht bei allen Stämmen des Coronavirus.
Die Fähigkeit, eine Infektion, virale Replikation und Pathologie zu verursachen, hängt nicht nur von der Expression des viralen Rezeptors ab, sondern auch von der Spezies und den Eigenschaften des Tieres.
Für SARS-CoV wird die Entwicklung von Tiermodellen mit der ACE2-Rezeptordomäne, die an das Spike-Protein dieses Virus bindet, in verschiedenen Spezies konserviert.
Bei MERS-CoV begrenzen Punktmutationen im DPP4-Protein die Fähigkeit des Spike-Proteins, an den Wirtsrezeptor zu binden. So die Tiermodelle für das MERS-verursachende Coronavirus sind nicht-menschliche Primaten und Kamele (natürliches Reservoir).
Neuere Studien zeigen, dass zwischen Kaninchen- und Human-DPP4 eine homologe Sequenz besteht, weshalb es als ideales Modell für MERS-CoV untersucht wird.
