新型可诱导表达 hACE2 的小鼠模型：解析 SARS-CoV-2 多系统病理机制的有力工具

为研究 SARS-CoV-2 感染多系统影响，研究人员构建 Rosa26creERT2/chACE2 小鼠模型，发现感染特征及免疫反应差异，意义重大。

　　2019 年末，新型冠状病毒 SARS-CoV-2（严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 型）在武汉出现，引发了全球性的 COVID-19（冠状病毒病 2019）大流行，给全球公共卫生带来了巨大危机。起初，人们认为 SARS-CoV-2 主要感染呼吸系统，可导致从轻微呼吸道症状到严重肺炎、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）等一系列病症。但随着研究的深入，越来越多的证据表明，病毒的传播并不局限于呼吸道。

人体血管紧张素转化酶 2（hACE2）被确定为 SARS-CoV-2 进入细胞的主要受体，它不仅在呼吸道中存在，在人体小肠、睾丸、肾脏、心脏、甲状腺、脂肪组织等多个器官组织中都有丰富表达 。这意味着 SARS-CoV-2 可能是一种多系统病原体，感染后可能引发急性后遗症或长期新冠综合征（long-COVID），对心脏、肺、肾脏、大脑等多个器官造成损害，出现如心肌梗死、肺纤维化、中风、认知障碍等严重后果。

此前，科研人员虽开发了一些表达 hACE2 受体的转基因小鼠模型，如 K18-ACE2 小鼠和 HFH4-ACE2 小鼠，但这些模型因受体在组织特异性启动子驱动下表达，只能部分了解 SARS-CoV-2 感染情况，无法全面研究病毒对全身器官的影响。因此，开发一种能更全面研究 SARS-CoV-2 感染机制的动物模型迫在眉睫。

来自捷克科学院分子遗传学研究所等机构的研究人员，为深入探究 SARS-CoV-2 感染在呼吸系统之外的影响，构建并表征了一种条件性小鼠模型 ——Rosa26^creERT2/chACE2 小鼠模型。该研究成果发表在《Mammalian Genome》杂志上。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是基因编辑技术，通过将含有 hACE2 的条件性表达盒插入小鼠 Rosa26 位点，构建出 Rosa26^creERT2/chACE2 转基因小鼠；其次是病毒感染技术，对小鼠进行鼻内和气管内 SARS-CoV-2 感染实验；然后是多种检测技术，如通过实时荧光定量 PCR（qPCR）检测病毒 mRNA 和 hACE2 mRNA 水平、采用空斑形成试验（PFA）测定病毒滴度、运用流式细胞术分析免疫细胞变化等；最后利用组织病理学分析和免疫组化（IHC）技术，对感染小鼠的组织器官进行病理检测和 hACE2 表达定位。

研究结果如下：

1. Rosa26^creERT2/chACE2 转基因小鼠表达 hACE2：经他莫昔芬诱导后，该小鼠在肺、脑、心脏、肝脏、肾脏和肠道等多个器官中均检测到 hACE2 在 RNA 和蛋白质水平的表达，表明成功构建了可广泛表达 hACE2 的小鼠模型。
2. 病毒滴度和性别影响疾病严重程度：用不同浓度的 SARS-CoV-2 B.1 变异株感染小鼠，发现病毒滴度与疾病严重程度呈剂量依赖性，高病毒载量（1×10⁴、4×10⁴ PFU）可导致小鼠死亡，而较低病毒载量（1×10³ - 5×10³ PFU/dose）下部分小鼠可存活并恢复体重。同时，雄性小鼠对感染更为敏感，死亡率更高，这与男性 COVID-19 患者死亡率较高的情况相符。
3. 鼻内感染影响肺功能且与性别有关：对感染小鼠进行肺功能测试，发现鼻内感染 SARS-CoV-2 的雄性小鼠在感染 7 天后，肺阻力（Rsn）、弹性（Esn）和组织阻尼（Gqp、Gp8）等指标显著增加，表明肺部出现炎症和阻塞；而感染雌性小鼠虽肺功能参数变化不明显，但组织阻尼参数略有增加，显示疾病严重程度较轻。
4. 鼻内感染利于病毒传播至大脑：对比鼻内和气管内感染，发现鼻内感染的小鼠在感染后体重明显下降，出现临床症状，且病毒可在 5 - 7 天传播至大脑，病毒 RNA 在大脑中的载量逐渐增加；而气管内感染的小鼠体重无明显下降，大脑中病毒 RNA 和复制情况较少，表明鼻内感染更易使病毒进入大脑。
5. 鼻内感染引发强烈免疫反应：监测感染小鼠外周血的免疫反应，发现鼻内感染的小鼠出现中性粒细胞增多、嗜酸性粒细胞、浆细胞样树突状细胞（pDCs）、B 细胞和调节性 T 细胞（Tregs）减少的现象，且在感染 7 天后，效应细胞毒性（CD8⁺）T 细胞和效应自然杀伤 T 细胞（NKT 细胞）显著增加；气管内感染的小鼠免疫反应相对较弱，仅效应细胞毒性（CD8⁺）T 细胞有较小幅度增加 。

研究结论和讨论部分指出，Rosa26^creERT2/chACE2 小鼠模型对研究 SARS-CoV-2 感染的多系统影响具有重要价值。鼻内感染导致疾病严重程度呈剂量依赖性，且雄性更易感染，这与临床情况相符。同时，鼻内感染更易使病毒传播至大脑，凸显了鼻腔途径在病毒引发神经系统症状中的作用。此外，该模型中鼻内和气管内感染引发的不同免疫反应，为研究免疫机制提供了新视角。未来，利用该模型进一步研究其他 SARS-CoV-2 变异株的感染情况，以及明确病毒在大脑中的复制区域，将有助于深入了解病毒的神经嗜性和潜在神经影响，为开发更有效的抗病毒疗法和疫苗策略提供有力支持。