東京大學醫科學研究所感染與免疫部門病毒感染領域的河岡義裕教授等人組成的研究團隊發現，倉鼠可以作為新冠病毒感染症（COVID-19）的感染模型動物使用。通過將倉鼠用作COVID-19的感染動物模型，對這種傳染病的病理認識，以及相應治療方法和預防方法的開發有望大大取得進展。
2019年12月，湖北省武漢市衛生健康委員會報告武漢市發生非典型肺炎的聚集性感染，並確認致病病毒為新型冠狀病毒（圖1）。新冠病毒造成的傳染病（COVID-19）目前仍在全球肆虐。截至2020年6月15日，全球累計感染人數已經超過760萬人，其中約43萬人死亡。COVID-19的全球大流行不僅危害健康，還嚴重影響了各國的社會經濟活動。
圖1：新冠病毒的電子顯微鏡圖像
在新冠病毒表面觀察到了冠狀病毒特有的大量冠狀刺突蛋白。
要想了解這種傳染病的病理，並開發有效的治療方法和預防方法，需要能再現人類症狀的模型動物。研究團隊此次調查了從患者體內分離出來的新冠病毒在倉鼠體內的繁殖性和病原性。調查發現，新冠病毒會在倉鼠的肺部等呼吸系統中大量增加，感染倉鼠的肺部病灶與COVID-19患者的病灶相似。另外發現，感染過該病毒的倉鼠，即使病毒再次侵入體內也不會再被感染。此外還發現，即使已經感染病毒，將恢復期的血清注射到感染倉鼠體內，也可以抑制呼吸系統的病毒繁殖。
研究還發現，新冠病毒與2003年出現的嚴重急性呼吸道症候群（SARS）冠狀病毒在遺傳上屬於近緣，但對其基本表徵幾乎完全不清楚。另外，目前尚未確立針對COVID-19的有效治療方法和預防方法。要想了解COVID-19的機制，並開發相應的疫苗和抗病毒藥，需要確立能再現人類症狀的動物模型。
先行研究確認，倉鼠會感染2003年的嚴重急性呼吸道症候群（SARS）冠狀病毒。因此，研究團隊在倉鼠的鼻腔内接種了從患者體內分離出來的新冠病毒，調查該病毒是否會在倉鼠的呼吸系統繁殖並引起肺炎等呼吸系統症狀。通過每天測量感染新冠病毒的動物和未感染動物（對照組）的體重發現，對照組的體重增加，而感染組的體重減輕（圖2）。另外還發現，該病毒會在肺部等呼吸系統中高效繁殖。研究團隊利用計算機斷層掃描法（CT）解析了感染動物的肺部，觀察到與COVID-19患者的肺部相同的病灶（圖3）。由此確認，感染新冠病毒的倉鼠出現與COVID-19患者的肺炎相似的疾病特徵。
圖2：病毒對倉鼠的病原性
在倉鼠的鼻腔内接種了新冠病毒。然後每天測量感染組和非感染組（對照組）倉鼠的體重。發現對照組的體重增加，而感染組的體重減輕。
圖3：感染新冠病毒的倉鼠肺炎圖像
在倉鼠的鼻腔内接種新冠病毒後，利用計算機斷層掃描法（CT）解析了倉鼠的肺部。在感染倉鼠的肺部也發現了與COVID-19患者的CT圖像相同的病灶。藍色表示氣道和支氣管。紅色表示氣胸。
接下來，研究團隊調查了從新冠病毒感染中復健的倉鼠是否對再次感染具有抗性。使從第一次感染中復健的倉鼠再次感染該病毒後（初次感染後第20天），研究團隊檢測了呼吸系統中的病毒量。結果顯示，再次感染的試驗組完全沒有從呼吸系統中檢測出病毒（圖4），而用於對照的初次感染組（對照組）則從呼吸系統中檢測出了高濃度病毒。這表示，如果體內通過感染產生了病毒抗體，即使病毒再次進入體內，也不會感染或者發病。也就是說，如果能通過接種疫苗，誘導與感染時相同的免疫反應，就很有可能抑制病毒繁殖和發病。
圖4：使從新冠病毒感染中復健的倉鼠再次感染
向從初次感染中復健的倉鼠的鼻腔内再次接種新冠病毒。再次感染後第4天檢測呼吸系統中的病毒量發現，再次感染的倉鼠完全沒有從呼吸系統中檢測出病毒。由此可見，初次感染後產生了病毒抗體的倉鼠不會再次感染。
此外，研究團隊還調查了注射從新冠病毒感染中復健的動物血清（恢復期血清療法，注1）能否有效治療此病。在倉鼠感染後第1天或第2天為其注射從恢復期動物體內採集的血清發現，肺部等呼吸系統的病毒繁殖得到顯著抑制（圖5）。這表明，恢復期血清（或血漿）中含有的病毒抗體能有效治療患者。
圖5：恢復期血清對新冠病毒感染的效果
在倉鼠鼻腔内接種了新冠病毒。感染後第1天或第2天為其注射恢復期血清，感染後第4天檢測了肺部的病毒量。對照組注射了從非感染動物體內採集的血清。恢復期血清注射組的肺部檢測出的病毒量少於對照血清注射組。
綜合以上研究結果發現，新冠病毒1）會在倉鼠的肺部等呼吸系統中大量繁殖；2）感染倉鼠的體重會減輕，對該動物顯示出病原性；3）倉鼠的肺部也出現與COVID-19患者的肺部相同的病灶；4）感染過一次該病毒的倉鼠對再次感染具有很強的抵抗力；5）即使已經感染，注射恢復期血清，也能抑制病毒在體內的繁殖。
以上結果表明，倉鼠可以作為COVID-19的感染模型動物使用。通過將齧齒類動物用作動物模型，對COVID-19的病理認識，以及相應治療方法和預防方法都有望大幅取得進展。
論文資訊
題目：Syrian hamsters as a small animal model for SARS-CoV-2 infection and countermeasure development
期刊：《Proc Natl Acad Sci USA》（6月22日網路版）
用語解說
注1）恢復期血清療法：
在傳染病患者的恢復期採集的血清中含有大量針對傳染病病原體的抗體。為患者注射這種恢復期血清（或者血漿）的話，能抑制體內的病原體繁殖。目前正在驗證為COVID-19患者注射恢復期血清（或者血漿）是否是有效的治療方法。
文：JST客觀日本編輯部
