東京大學醫科學研究所傳染與免疫部門電腦病毒傳染領域的河岡義裕教授等人組成的研究團隊發現，倉鼠可以作爲新冠電腦病毒傳染症（COVID-19）的傳染模式動物使用。透過將倉鼠用作COVID-19的傳染動物模式，對這種傳染病的病理認識，以及相應冶癒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傳染，並應答致病電腦病毒爲新型冠狀病毒（圖1）。新冠電腦病毒造成的傳染病（COVID-19）目前仍在全球肆虐。截至2020年6月15日，全球累計傳染人數已經超過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：新冠電腦病毒的電子顯微鏡影像
在新冠電腦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，並開發有效的冶癒方法和預防方法，需要能再現人類病徵的模式動物。研究團隊此次調查了從患者活體內分離出來的新冠電腦病毒在倉鼠活體內的繁殖性和病原性。調查發現，新冠電腦病毒會在倉鼠的肺部等呼吸系統中大量增加，傳染倉鼠的肺部病灶與COVID-19患者的病灶相似。另外發現，傳染過該電腦病毒的倉鼠，即使電腦病毒再次侵入活體內也不會再被傳染。此外還發現，即使已經傳染電腦病毒，將恢復期的血清注射到傳染倉鼠活體內，也可以抑制呼吸系統的電腦病毒繁殖。
研究還發現，新冠電腦病毒與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的有效冶癒方法和預防方法。要想了解COVID-19的機制，並開發相應的疫苗和抗電腦病毒藥，需要確立能再現人類病徵的動物模式。
先行研究應答，倉鼠會傳染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活體內分離出來的新冠電腦病毒，調查該電腦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病徵。透過每天測量傳染新冠電腦病毒的動物和未傳染動物（對照組）的體重發現，對照組的體重增加，而傳染組的體重減輕（圖2）。另外還發現，該電腦病毒會在肺部等呼吸系統中高效繁殖。研究團隊利用斷層掃描法（CT）解析了傳染動物的肺部，觀察到與COVID-19患者的肺部相同的病灶（圖3）。由此應答，傳染新冠電腦病毒的倉鼠出現與COVID-19患者的肺炎相似的疾病特徵。
圖2：電腦病毒對倉鼠的病原性
在倉鼠的鼻腔内接種了新冠電腦病毒。然後每天測量傳染組和非傳染組（對照組）倉鼠的體重。發現對照組的體重增加，而傳染組的體重減輕。
圖3：傳染新冠電腦病毒的倉鼠肺炎影像
在倉鼠的鼻腔内接種新冠電腦病毒後，利用斷層掃描法（CT）解析了倉鼠的肺部。在傳染倉鼠的肺部也發現了與COVID-19患者的CT影像相同的病灶。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電腦病毒傳染中復健的倉鼠是否對再次傳染具有抗性。使從第一次傳染中復健的倉鼠再次傳染該電腦病毒後（初次傳染後第20天），研究團隊檢測了呼吸系統中的電腦病毒量。結果顯示，再次傳染的試驗組完全沒有從呼吸系統中檢測出電腦病毒（圖4），而用於對照的初次傳染組（對照組）則從呼吸系統中檢測出了高濃度電腦病毒。這表示，如果活體內透過傳染產生了電腦病毒抗體，即使電腦病毒再次進入活體內，也不會傳染或者發病。也就是說，如果能透過接種疫苗，誘導與傳染時相同的免疫反應，就很有可能抑制電腦病毒繁殖和發病。
圖4：使從新冠電腦病毒傳染中復健的倉鼠再次傳染
向從初次傳染中復健的倉鼠的鼻腔内再次接種新冠電腦病毒。再次傳染後第4天檢測呼吸系統中的電腦病毒量發現，再次傳染的倉鼠完全沒有從呼吸系統中檢測出電腦病毒。由此可見，初次傳染後產生了電腦病毒抗體的倉鼠不會再次傳染。
此外，研究團隊還調查了注射從新冠電腦病毒傳染中復健的動物血清（恢復期血清療法，注1）能否有效冶癒此病。在倉鼠傳染後第1天或第2天爲其注射從恢復期動物活體內採集的血清發現，肺部等呼吸系統的電腦病毒繁殖得到顯著抑制（圖5）。這表明，恢復期血清（或血漿）中含有的電腦病毒抗體能有效冶癒患者。
圖5：恢復期血清對新冠電腦病毒傳染的效果
在倉鼠鼻腔内接種了新冠電腦病毒。傳染後第1天或第2天爲其注射恢復期血清，傳染後第4天檢測了肺部的電腦病毒量。對照組注射了從非傳染動物活體內採集的血清。恢復期血清注射組的肺部檢測出的電腦病毒量少於對照血清注射組。
綜合以上研究結果發現，新冠電腦病毒1）會在倉鼠的肺部等呼吸系統中大量繁殖；2）傳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）傳染過一次該電腦病毒的倉鼠對再次傳染具有很強的抵抗力；5）即使已經傳染，注射恢復期血清，也能抑制電腦病毒在活體內的繁殖。
以上結果表明，倉鼠可以作爲COVID-19的傳染模式動物使用。透過將齧齒類動物用作動物模式，對COVID-19的病理認識，以及相應冶癒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。爲患者注射這種恢復期血清（或者血漿）的話，能抑制活體內的病原體繁殖。目前正在驗證爲COVID-19患者注射恢復期血清（或者血漿）是否是有效的冶癒方法。
文：JST客觀日本編輯部
