Un modello murino neonatale caratterizza la trasmissibilità della SARS

Dec 18, 2023

Nature Communications volume 14, numero articolo: 3026 (2023) Citare questo articolo

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I modelli di piccoli animali hanno rappresentato una sfida per lo studio della trasmissione della SARS-CoV-2, poiché la maggior parte dei ricercatori ha utilizzato criceti dorati o furetti. I topi hanno i vantaggi del basso costo, dell’ampia disponibilità, di minori sfide normative e di allevamento e dell’esistenza di reagenti versatili e strumenti genetici. Tuttavia, i topi adulti non trasmettono in modo robusto SARS-CoV-2. Qui stabiliamo un modello basato su topi neonatali che consente la trasmissione di isolati clinici SARS-CoV-2. Caratterizziamo il tropismo, la replicazione del tratto respiratorio e la trasmissione dell'ancestrale WA-1 rispetto alle varianti Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1), Delta (B.1.617.2), Omicron BA.1 e Omicron BQ.1.1. Identifichiamo differenze intervarianti nei tempi e nell'entità della diffusione di particelle infettive dai topi indice, che modellano la trasmissione ai topi di contatto. Inoltre, caratterizziamo due SARS-CoV-2 ricombinanti privi degli antagonisti dell'ospite ORF6 o ORF8. La rimozione di ORF8 sposta la replicazione virale verso il tratto respiratorio inferiore, determinando una trasmissione significativamente ritardata e ridotta nel nostro modello. I nostri risultati dimostrano il potenziale del nostro modello murino neonatale di caratterizzare i determinanti virali e dell’ospite della trasmissione SARS-CoV-2, rivelando al contempo un ruolo per una proteina accessoria in questo contesto.

Nonostante gli sforzi di vaccinazione a livello mondiale e l’aumento dell’immunità naturale, le varianti emergenti di SARS-CoV-2 continuano a infettare e gravare sulla salute di milioni di persone. Le varianti passate che destano preoccupazione includono Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1), Delta (B.1.617.2) e Omicron (B.1.1.529), mentre Omicron sub- il lignaggio XBB.1.5 attualmente domina la prima metà del 20231. Le varianti differiscono nei geni chiave del genoma virale, tra cui Spike (S), ORF1a, ORF1b, Nucleocapsid (N), ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF8, ORF9b, Envelope (E ) e membrana (M). Molta attenzione è stata prestata ai cambiamenti nella Spike, poiché questa glicoproteina dell’involucro è l’antigene preso di mira per la maggior parte delle strategie di vaccinazione fino ad oggi2 ed è la chiave per l’ingresso del virus nelle cellule3. Altri punti caldi chiave che accumulano mutazioni nelle varianti SARS-CoV-2 sono proteine ​​accessorie, di cui SARS-CoV-2 codifica 8, e alcune fungono da antagonisti della risposta antivirale dell'ospite, in particolare la produzione e la risposta dell'interferone di tipo I4,5,6 . La nostra conoscenza degli ORF di SARS-CoV-2 deriva dalla deduzione di somiglianze funzionali con SARS-CoV-1 e altri coronavirus, nonché da studi funzionali che utilizzano costrutti di sovraespressione del cDNA ORF o SARS-CoV-27,8,9,10 completamente ricombinante. L’elevato numero di infezioni da SARS-CoV-2 in coincidenza con la comparsa di nuove varianti ha sollevato preoccupazioni circa una maggiore trasmissione di queste varianti, ponendo notevoli conseguenze per la risoluzione della pandemia di COVID-1911.

La caratterizzazione molecolare delle varianti SARS-CoV-2 è essenziale per la nostra capacità di sviluppare strategie antivirali appropriate. Studi precedenti hanno caratterizzato le varianti SARS-CoV-2 valutando il legame e l’affinità del recettore, la fuga antigenica e le dinamiche di replicazione, nonché la patogenesi e l’evasione immunitaria12,13. Tuttavia, gli studi comparativi sulla trasmissione delle varianti e sui meccanismi molecolari che governano le differenze di trasmissione specifica per variante sono ancora scarsi. Ciò è in parte dovuto alle limitazioni inerenti agli attuali modelli animali, come furetti o criceti. Sebbene siano ottimi modelli per lo studio della patogenesi e della trasmissione della SARS-CoV-214,15,16, richiedono alloggi speciali, il numero di animali a contatto per indice è limitante, mancano di reagenti specie-specifici e non hanno o hanno una disponibilità limitata di geni genetici manipolazione per eseguire studi meccanicistici sui fattori di trasmissione dell'ospite. Al contrario, i topi offrono uno strumento genetico versatile e facilmente disponibile, e i reagenti sono ampiamente disponibili; tuttavia, i topi adulti non trasmettono in modo efficiente i virus respiratori, come i virus dell’influenza, nonostante siano suscettibili alle infezioni17. In precedenza abbiamo superato questo ostacolo per il virus dell'influenza utilizzando topi neonatali17, un modello utilizzato per studiare l'infezione batterica per oltre 30 anni18,19 e la trasmissione per 7 anni17,19,20,21,22. Il modello è stato applicato con successo anche da altri per studiare la trasmissione del parvovirus nei topi23. Il nostro studio precedente ha rivelato differenze di trasmissione ceppo-specifiche del virus dell’influenza, il ruolo dell’immunità umorale nella protezione della trasmissione del virus dell’influenza e l’influenza dell’espressione della sialidasi durante la co-infezione da polmonite da virus dell’influenza a Streptococcus17. Tuttavia, il modello non è stabilito per SARS-CoV-2.