利用新開發的小鼠模型,研究人員發現,僅接觸SARS-CoV-2尖峰蛋白就足以誘發類似COVID-19的癥狀,包括肺部的嚴重炎癥。左圖為健康小鼠的肺部組織,右圖為暴露在尖峰蛋白下的小鼠肺部組織。資料來源:帕維爾-索洛波夫,Old Dominion大學
"我們的研究結果表明,即使沒有完整的病毒存在,SARS-CoV2尖峰蛋白也會造成肺部損傷,"Old Dominion大學Frank Reidy生物電學研究中心的研究助理教授Pavel Solopov博士說。"這種以前未知的機制可能會在大量病毒復制發生之前引起癥狀"。
索洛波夫在4月27-30日舉行的美國藥理學和實驗治療學學會年會的虛擬實驗生物學(EB)2021年會議上介紹瞭這項新研究。
研究SARS-CoV-2可能具有挑戰性,因為涉及完整病毒的實驗需要一個生物安全3級實驗室。為瞭克服這一障礙,研究人員創建瞭一個新的急性肺損傷模型,利用轉基因小鼠在其肺部表達SARS-CoV-2的人類受體。
索洛波夫說:"我們的小鼠模型通過允許在不使用完整的活病毒的情況下研究COVID-19肺損傷,極大地減少瞭做這種類型研究的危險。"這將增加和豐富瞭進行COVID-19研究的能力。我們的模型也可能對研究其他冠狀病毒有用。"
研究人員給轉基因小鼠註射瞭一段穗狀蛋白,並在72小時後分析瞭它們的反應。另一組小鼠隻接受生理鹽水,作為對照。
研究人員發現,註射瞭尖峰蛋白的轉基因小鼠表現出類似COVID-19的癥狀,包括嚴重的炎癥,白細胞湧入肺部,以及細胞因子風暴的證據,這是一種免疫反應,具體表現為身體開始攻擊自己的細胞和組織,而不僅僅是抵禦病毒。隻接受生理鹽水的小鼠仍然正常。
"這些發現表明,轉基因小鼠連同僅有的一段穗狀蛋白可用於研究SARS-CoV-2肺部損傷,"索洛波夫說。"我們可以利用這一工具更好地瞭解尖峰蛋白如何導致肺部癥狀,即使沒有完整病毒的情況下,這樣一來可以借助於此開發新的目標和治療COVID-19的藥物"。
研究人員計劃繼續這一調查路線,利用新的小鼠模型研究幾種藥物在降低急性肺損傷和COVID-19的嚴重程度方面的有效性。