A SARS-CoV-2 Infection Model in Mice Demonstrates Protection by Neutralizing Antibodies

doi:10.1016/j.cell.2020.06.011

.2020年8月6日；182（3）：744-753.e4。

doi:10.1016/j.cell.2020.06.011。 Epub 2020年6月10日。

小鼠SARS-CoV-2感染模型显示中和抗体的保护作用

附属公司

¹美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院医学系，邮编63110。
²美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院医学系，邮编63110；华盛顿大学医学院病理学与免疫学系，美国密苏里州圣路易斯63110。
^三美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系，邮编63110。
⁴美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院医学系，邮编63110；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院肺和危重病护理医学部，邮编63110。
⁵美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系；美国密苏里州圣路易斯市华盛顿大学医学院生物化学和分子生物物理学系；Andrew M.和Jane M.Bursky人类免疫学和免疫治疗项目中心，华盛顿大学医学院，圣路易斯，MO 63110，美国。
⁶美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院比较医学系，邮编63110。
⁷美国爱荷华州爱荷华市爱荷华大学儿科，IA 52242；美国爱荷华州爱荷华市爱荷华大学微生物与免疫学系，IA 52242。
⁸美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院分子微生物学系；Andrew M.和Jane M.Bursky人类免疫学和免疫治疗项目中心，华盛顿大学医学院，圣路易斯，MO 63110，美国。
⁹美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院医学系，邮编63110；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院分子微生物学系；Andrew M.和Jane M.Bursky人类免疫学和免疫治疗项目中心，华盛顿大学医学院，圣路易斯，MO 63110，美国。电子地址：diamond@wusm.wustl.edu。

PMID： 32553273
预防性维修识别码： PMC7284254号
内政部： 2016年10月10日/j.cell.2020.06.011

小鼠SARS-CoV-2感染模型显示中和抗体的保护作用

艾哈迈德·奥哈桑等。单元格. 2020.

.2020年8月6日；182（3）：744-753.e4。

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¹美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院医学系，邮编63110。
²美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院医学系，邮编63110；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系，邮编63110。
^三美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系，邮编63110。
⁴美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院医学系，邮编63110；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院肺和危重病护理医学部，邮编63110。
⁵美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系；美国密苏里州圣路易斯市华盛顿大学医学院生物化学和分子生物物理学系；Andrew M.和Jane M.Bursky人类免疫学和免疫治疗项目中心，华盛顿大学医学院，圣路易斯，MO 63110，美国。
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⁷美国爱荷华州爱荷华市爱荷华大学儿科，IA 52242；美国爱荷华州爱荷华市爱荷华大学微生物与免疫学系，IA 52242。
⁸美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院分子微生物学系；Andrew M.和Jane M.Bursky人类免疫学和免疫治疗项目中心，华盛顿大学医学院，圣路易斯，MO 63110，美国。
⁹美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院医学系，邮编63110；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理与免疫学系；美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院分子微生物学系；Andrew M.和Jane M.Bursky人类免疫学和免疫治疗项目中心，华盛顿大学医学院，圣路易斯，MO 63110，美国。电子地址：diamond@wusm.wustl.edu。

PMID： 32553273
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内政部： 2016年10月10日/j.cell.2020.06.011

摘要

严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型（严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型）已导致数百万人感染。评估抑制SARS-CoV-2感染和改善疾病的潜在疗法和疫苗的一个局限性是缺乏大量易感小动物。商用实验室小鼠株不易感染SARS-CoV-2，因为它们的血管紧张素转换酶2（ACE2）受体存在种属特异性差异。在这里，我们通过鼻腔给药将编码人类ACE2的复制缺陷型腺病毒转导到BALB/c小鼠，并在肺组织中建立受体表达。hACE2转基因小鼠被SARS-CoV-2有效感染，这导致肺部、肺部病理和体重减轻中的病毒滴度较高。被动转移中和性单克隆抗体可减少肺部病毒负荷，减轻炎症和体重减轻。SARS-CoV-2感染和发病机制小鼠模型的开发将加快治疗药物和疫苗的测试和部署。

关键词：新冠肺炎；SARS-CoV-2；动物模型；抗体；冠状病毒；炎症；老鼠；发病机制；肺炎。

PubMed免责声明

利益冲突声明

Declaration of Interests M.S.D.是Inbios、Eli Lilly、Vir Biotechnology、NGM Bioparmaceuticals和Moderna科学咨询委员会的顾问。A.H.E.是Inbios和Fimbrion Therapeutics的顾问。钻石实验室根据Moderna和Emergent BioSolutions赞助的研究协议获得了无关资金。Ellebedy实验室根据与Emergent BioSolutions签订的赞助研究协议获得了资金。Perlman实验室得到了Eli Lilly和AbbVie的研究支持。

数字

图1
常规实验室小鼠SARS-CoV-2感染和AdV转导（A和B）3-4周龄BALB/c、DBA/2J、，*状态1*^−/−C57BL/6，*抹布1*^−/−C57BL/6和AG129小鼠通过联合鼻内和静脉途径接种10只⁵SARS-CoV-2的病灶形成单位（FFU）。监测体重变化（A），用RT-qPCR在10 dpi时测定肺部的病毒负荷（B），并以每mg组织中病毒N基因的拷贝数表示（每个菌株的拷贝数为2至3）。天真的老鼠被显示为对照。误差条表示标准偏差（SD）。（C）用AdV-hACE2-GFP转导HEK293细胞。在AdV转导后4和10 h进行hACE2和GFP表达的流式细胞术分析。显示了两个实验中的一个。（D）通过hACE2的种属特异性qRT-PCR测定，在D-3、D-1、D0和D4与SARS-CoV-2感染（AdV给药后2、4、5和8天）相关的位置接受AdV-hACE_2的小鼠肺部中hACE_2mRNA表达水平。条形图表示中值。（E）现场使用hACE2探针在接受抗Ifnar1单克隆抗体（左）的对照小鼠肺部或在与SARS-CoV-2感染相关的D-3、D-1和D0处进行杂交（右）。图像显示了低功率（顶部；比例尺，100μm）和中等功率（中间[蓝色]和底部[红色]；比例栏，100μm）放大倍数，以及附加的高功率放大插件（比例尺：10μm）。箭头表示中倍放大的hACE2阳性细胞（每组n=3的代表性图像）。

图2
AdV-hACE2转基因小鼠（A）8至10周龄雄性和雌性BALB/c小鼠SARS-CoV-2感染接受抗Ifnar1单克隆抗体（2 mg，腹腔注射；第-5天），hACE2-AdV（2.5×10）⁸PFU、经鼻[静脉注射]途径，第−5天）或SARS-CoV-2（10⁵FFU，静脉注射+静脉注射，第0天），如图所示。（B和C）监测体重变化（B），并通过菌斑试验（C）分析4 dpi时肺部的病毒负荷（两个实验）。误差条表示SD。虚线表示检测的分析极限。（D–H）在指定天数收获后，通过RT-qPCR测量AdV-hACE2转导（i.n.）和严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型接种（仅i.n.，E–G；i.n.+i.v.，D–E和H，途径）后BALB/c（D–F和H）或C57BL/6J（G）小鼠组织中的病毒RNA水平。如每个图表图例所示，在一些实验中，在hACE2-AdV转导和/或SARS-CoV-2接种之前施用抗Ifnar1单克隆抗体。所有符号都按照指示的实验条件进行了彩色编码，并代表了单个小鼠的数据。（E–H）条形表示中值。（一） SARS-CoV-2 RNA就地在4 dpi下对幼年小鼠或仅接受AdV-hACE2、AdV-hASE2+SARS-CoV-2、AdV-hACE2+抗Ifnar1单克隆抗体+SARS-CoV-2的小鼠的肺部进行杂交。图像显示低（顶部；比例尺，100μm）和中等（中间；比例栏，100μm）功率放大，并带有高功率放大插件（比例尺：10μm；每组3张代表性图像）。

图3
AdV-hACE2转导BALB/c小鼠（A-c）SARS-CoV-2感染的组织病理学分析未经治疗（A）或经鼻腔注射AdV-hASE2、AdV-hANE2+SARS-CoV2或AdV-hADE2+抗Ifnar1 Ab+SARS-CoV-2后BALB/cs小鼠肺切片的苏木精和伊红染色，组织分析为4 dpi（B）或8 dpi（c）使用图2中描述的协议。比例尺，500μm。每张图片代表一组3只老鼠。

图4
中和单抗对SARS-CoV-2感染的保护作用（a）实验方案。用抗Ifnar1单克隆抗体治疗8周龄雄性BALB/c小鼠，并通过静脉途径转导AdV-hACE2。四天后，用200 ug的1B07（抗SARS-CoV-2）或同型对照2H09（抗流感A病毒）单克隆抗体通过静脉途径对小鼠进行治疗。一天后，SARS-CoV-2（4×10⁵每只小鼠的FFU）通过静脉途径接种。（B）将抗SARS-CoV-2单克隆抗体（1B07和2F05）与10²37°C下对SARS-CoV-2进行FFU 1小时，然后向Vero E6细胞中添加单克隆抗体-病毒混合物。对病毒感染的病灶进行染色和计数。将含有单抗的微孔与不含单抗的孔进行比较，以确定相对感染。显示了三个实验中的一个。（C–G）体内结果。监测体重变化（C）（n=15-16，使用Sidak的后测进行双向方差分析：^***p＜0.001，^∗∗∗∗p<0.0001），通过斑块试验（D）或qRT-PCR（E–G）（D，n=6；E–G，n=13-16；Mann-Whitney试验，^∗p<0.05，^**p<0.01，^∗∗∗∗p<0.0001）。虚线表示检测的分析极限。（H）通过qRT-PCR测定所示细胞因子和趋化因子基因表达的折叠变化，并将其归一化为*盖普，*与来自1B07或同种对照单克隆抗体处理小鼠的4dpi肺匀浆中的原始对照组相比（三个实验，每组n=13-15，Mann-Whitney试验：ns，不显著，^∗p<0.05，^∗∗∗p<0.001，^∗∗∗∗p<0.0001）。虚线表示幼年小鼠细胞因子或趋化因子转录物的平均水平。误差条表示平均值的标准误差（C），条表示中值（D–H）。

图5
抗SARS-CoV-2-mAb处理的AdV-hACE2转导BALB/c小鼠SARS-CoV-2感染的病理分析（A）就地如图4所示，用200μg 1B07（抗SARS-CoV-2）或同样接受AdV-hACE2+抗Ifnar1单克隆抗体+SARS-CoV-2的同型对照2H09（抗流感A病毒）治疗的8周龄BALB/c小鼠的肺部进行4 dpi杂交。图像显示低（顶部；比例尺，100μm）和中等（中间；比例栏，100μm）功率放大，并带有高功率放大插件（比例尺：10μm；每组3张代表性图像）。（B） 8周龄BALB/c小鼠经1B07或同型对照单克隆抗体治疗后，6dpi时肺切片的苏木精和伊红染色。如图4所示，给小鼠鼻内注射AdV-hACE2+抗Ifnar1 Ab+SARS-CoV-2。图像显示低（左侧；比例尺，250μm）、中（中间；比例栏，50μm）和高倍放大（比例尺：25μm）。每张图片代表一组3只老鼠。

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