2020年3月11日，世界衛生組織（WHO）宣佈將新型冠狀病毒感染症（COVID-19）疫情升級為全球大流行。為抗擊這種迅速蔓延的疾病，世界各國紛紛進入緊急狀態。為開發臨床治療方法、疫苗和抗病毒藥物，研究病毒與寄主細胞之間的相輔作用機制，調查病毒的致病過程非常重要。
一 在人類傳染性冠狀病毒疾病的研究中使用小鼠模型的優點
三種人類傳染性冠狀病毒hCoV（SARS-CoV、SARS-CoV-2及MERS-CoV）引起的疾病的臨床症狀均表現出重症的急性呼吸系統疾病。為有效研究這種類型的疾病，小鼠模型需要在最初感染後表現出與人類相同的病理學變化，而且可能出現嚴重的呼吸系統疾病。
與其他研究用模型動物相比，小鼠具有成本低、易於繁殖、繁殖速度快以及一胎多子等優點，能在短時間内完成幾代的繁殖，對於時間受限的研究來說是理想選擇。但小鼠與人類之間的物種差異會影響病毒病理，例如某些感染人類的病毒無法直接感染小鼠，或者即使在體內進行了病毒克隆，小鼠也不會表現出明顯的症狀。不過，考慮到近親系小鼠的遺傳背景一致，通過編輯小鼠基因，可以在一定程度上克服野生型小鼠的缺點。這種基因工程方法有助於查清特定寄主基因在病毒病因中的作用，從調查初步的基因靶點，到評估疫苗和藥物的安全性及有效性，可以為各種用途的研究提供明確的機制。
二 評估SARS-CoV感染病原性使用的小鼠模型的培養方法
培養感染SARS-CoV的小鼠模型主要有三種方法。
（1）直接感染人類易感性運動SARS-CoV的高齡近親系小鼠
為探索更適合模擬老年人感染SARS-CoV的小鼠模型，採用了12~14個月大的BALB/c、C57BL/6及129S6近親系野生型（WT）小鼠。通過這些研究首次確認，不同寄主的遺傳特徵和年齡特性可能會大大影響SARS-CoV感染的病原性。
（2）利用基因編輯技術的小鼠：敲除相關基因或引入寄主細胞病毒結合接受者（ACE2等）
關於hACE2人源化小鼠模型的培養，為獲得隨機插入的轉基因小鼠模型，研究人員目前正利用由hACE2基因構築的不同（組織獨特性或廣泛表達）啟動子和表達載體進行原核生物的顯微注射。這種使用ACE2人源化小鼠模型的研究結果顯示，hACE2的表達水平與疾病的重症度有直接關係。這些小鼠模型在暴露於SARS-CoV後全部發生呼吸道上皮細胞感染，但研究發現，小鼠最終因腦炎死亡。
（3）讓小鼠反復暴露於野生型SARS-CoV中獲得更適合小鼠的病毒發病機製，由此確立臨床表型病毒感染小鼠模型
向BALB/c小鼠（6周齡）的鼻腔内反復接種15次SARS-CoV臨床病毒株，直到野生型小鼠出現明顯的臨床症狀（體重減少等）。通過比較從不同途徑獲得的適應力致死病毒株，可以分析病毒與其蛋白質的特定突變誘發的重度呼吸系統感染之間的關係。這種方法有助於進一步研究適應力突變在病毒與寄主間的特定SARS-CoV蛋白相輔作用中發揮的作用。
三 研究COVID-19時的小鼠模型使用方法
比較核酸序列和胺基酸序列確認，SARS-CoV-2與SARS-CoV高度接近，相似度分別為80％和76％左右。另外，SARS-CoV-2通過細胞表面的人類ACE2接受者與寄主相輔作用來引起感染，會出現與感染SARS-CoV相似的臨床症狀。鑑於這種相似性，SARS-CoV的研究可能對SARS-CoV-2的研究有重要意義。
通過基因編輯技術培養的感染SARS-CoV的小鼠模型，全部是通過隨機引入相應的啟動子和hACE2基因實現的。這種小鼠培養方法可能與引起死亡的原因不明的新症狀有關，比如嚴重的神經系統傷害等。不過，感染SARS-CoV的患者死亡的主要原因是重度呼吸耗竭。另外，嚴重的細胞介素風暴引起的多器官耗竭目前也被認為是人類感染SARS-CoV-2導致死亡的主要原因。基於這些理由，選擇一種合適的小鼠模型培養戰略非常重要，這樣能更準確地反映人類的病原性病毒及其相關疾病的臨床特徵。
文：JST客觀日本編輯部
