Nu we weten dat het coronavirus een wereldwijde bedreiging is die geen grenzen kent, moeten we voorbereid zijn op de spanningen die zich in de toekomst voordoen. Daarom, het gebruik van diermodellen om virale therapieën en vaccins te vinden is een prioriteit geworden om de strijd te winnen.
Vóór deze COVID-19-pandemie hadden andere stammen van het coronavirus de wereld al verwoest. De coronavirussen zijn de oorzaak geweest van (ernstig acuut respiratoir syndroom (SARS) in Azië en respiratoir syndroom in het Midden-Oosten (MERS). Deze werden overgedragen van dieren op mensen en veroorzaakten ernstige aandoeningen van de luchtwegen, waarvan de effectiviteit ligt in de snelle verspreiding en het hoge sterftecijfer.
Hieronder vertellen we je meer over deze virussen en welke diermodellen er zijn gebruikt voor SARS-CoV (het coronavirus dat SARS veroorzaakt) en MERS-CoV (het coronavirus dat MERS veroorzaakt), blijkt uit de studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuur en uitgevoerd door de National Institutes of Health in Bethesda, Maryland (VS).
Coronavirus en het ideale diermodel
SARS-CoV en MERS-CoV behoren tot de orde Nidovirales, familie Coronaviridae. Het genetische materiaal van beide virussen is RNA en ze hebben een lipide-envelop die afkomstig is van de cel die ze infecteren.
Deze virussen interageren en komen cellen binnen via een eiwit dat spike-eiwit (Spike) wordt genoemd, wat essentieel is voor het optreden van infectie. Dit eiwit bindt aan de receptordomeinen van SARS-CoV en MERS-CoV, het enzym dat respectievelijk ACE2 en het eiwit DPP4 wordt genoemd.
De ontwikkeling van medicijnen en vaccins voor deze virussen is een uitdaging, vanwege de moeilijkheid om diermodellen te vinden die de ziekte reproduceren en goede resultaten geven.
Het ideale diermodel voor onderzoek moet na inoculatie met het virus aan drie voorwaarden voldoen:
- Weerspiegel klinische symptomen.
- Het virus moet zich vermenigvuldigen in de geselecteerde dieren.
- Presenteer dezelfde pathologieën als bij mensen.
Mensen die besmet zijn met SARS-CoV en MERS-CoV hebben symptomen zoals: koorts, spierpijn en ademhalingsmoeilijkheden, waaronder droge hoest en kortademigheid.
Diermodellen voor SARS-CoV en MERS-CoV
Niet-menselijke primaten
De anatomische, fysiologische en immunologische overeenkomsten van primaten met de mens maken ze ideale modellen om de pathogenese van het coronavirus te bestuderen.
Makaken rhesus, makaken Cynomolgus en Afrikaanse groene apen werden met succes besmet door SARS-CoV, zodat bij elke soort was er minstens één geval van pneumonitis.
Omdat de gebruikte primaten niet tot dezelfde ondersoort behoorden en de gebruikte experimentele methoden verschillend waren, klinische symptomen, virale replicatie en pathologie waren verschillend voor elke soort. Leverfunctiestoornissen werden gemeld bij gewone zijdeaapjes.
Makaken rhesus geïnfecteerd met MERS-CoV vertoonden longinfecties die verband hielden met de replicatie van het virus in de pneumocyten van de bronchiolen. Bij zijdeaapjes waren de symptomen veel ernstiger.
muizen
Het gebruik van muizen is voordelig vanwege hun kleine formaat en lage kosten. Bovendien kunnen ze gemakkelijk genetisch gemanipuleerd worden.
Net als bij mensen speelt de leeftijd van de muizen een belangrijke rol bij hun vatbaarheid voor de ziekte.
- Eenjarige muizen hadden ernstigere symptomen dan de jonge, en ze ontwikkelden ook gewichtsverlies en uitdroging.
- Virale deeltjes werden gedetecteerd in de longen van mensen met interstitiële pneumonitis, vergezeld van alveolaire schade.
- Omdat de jonge muizen asymptomatisch waren, waren ze in staat de oudere muizen te infecteren.
- Dus ze werden gebruikt transgene muizen die de menselijke ACE2-receptor tot expressie brengen, die een dodelijke SARS-CoV-infectie veroorzaakte.
- In tegenstelling tot SARS-CoV zijn muizen van nature niet vatbaar voor MERS-CoV-infectie omdat de DPP4-receptor van de muis verschilt van de menselijke DPP4.
Daarom werden transgene muizen gemaakt met het menselijke DPP4-eiwit, zodat de muizen het virus correct repliceerden en een ernstige luchtweginfectie ontwikkelden die enkele dagen later tot hun dood leidde. Ten slotte werden virale ladingen verzameld in meerdere organen en pathologische veranderingen.
Hamsters
De gouden Syrische hamster is een uitstekend model voor SARS-CoV omdat het virus repliceert op hoge niveaus in de longen, zodat ze histopathologische veranderingen vertoonden, zoals interstitiële ontsteking en pneumonitis.
- Omdat ze op het eerste gezicht asymptomatisch waren, was de studie van de ziekte gebaseerd op het gebruik van oefenwielen om fysieke activiteit te meten.
- Hamsters die besmet waren met SARS-CoV waren minder actief na besmetting.
- Bovendien wekte de infectie de antilichaamrespons op die bescherming bood tegen toekomstige infecties.
- Voor MERS-CoV was de infectie niet succesvol bij hamsters.
fretten
Deze dieren worden vaak gebruikt voor de studie van respiratoire virale infecties. Desalniettemin, Met hen werden tegenstrijdige resultaten behaald.
Konijnen kunnen andere diermodellen zijn
Onderzoeken naar SARS-CoV en MERS-CoV hebben aangetoond dat: het gebruik van één diersoort werkt niet voor alle stammen van het coronavirus.
Het vermogen om infectie, virale replicatie en pathologie te veroorzaken hangt niet alleen af van de expressie van de virale receptor, maar ook van de soort en kenmerken van het dier.
Voor SARS-CoV is de ontwikkeling van diermodellen met het ACE2-receptordomein, dat zich bindt aan het spike-eiwit van dit virus, bij verschillende soorten geconserveerd.
Wat MERS-CoV betreft, beperken puntmutaties in het DPP4-eiwit het vermogen van het spike-eiwit om aan de gastheerreceptor te binden. Dus de diermodellen voor het MERS-veroorzakende coronavirus zijn niet-menselijke primaten en kamelen (natuurlijk reservoir).
Recente studies tonen aan dat er een homologe sequentie is tussen konijn en menselijk DPP4, en daarom wordt het onderzocht als een ideaal model voor MERS-CoV.
