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O modelo do rato de COVID-19 fatal tornou-se para o teste da vacina e da droga

Enquanto o coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) espalha no mundo inteiro a contaminação de milhões, os cientistas ainda estão procurarando frantically por uma vacina ou por um antiviral eficaz.

Um obstáculo na revelação SARS-CoV-2 vacinal é a ausência de um modelo animal pequeno que se submeta à infecção com o SARS-CoV-2 de um modo similar aos seres humanos.

Agora, um estudo novo publicado no bioRxiv* do server da pré-impressão apresenta em julho de 2020 um rato transgénico projetado que reproduza as características funcionais e clínicas da infecção severa do ser humano SARS-CoV-2. Isto permitirá o estudo do processo da doença nos seres humanos, assim como ajuda-o a aumentar a eficácia das vacinas para SARS-CoV-2 e de drogas terapêuticas para a doença COVID-19.

A importância de ACE2 em COVID-19

O vírus SARS-CoV-2 acede às pilhas de anfitrião humanas através da molécula do receptor chamada a enzima deconversão 2 (ACE2), usada os vírus por SARS-CoV e por SARS-CoV-2. Este receptor é encontrado em uma grande variedade de pilhas, no pulmão, no coração, o sistema nervoso central, os rins, o intestino, e em vasos sanguíneos assim como no tecido gordo. Sua função fisiológico inclui o regulamento negativo do sistema do renin-angiotensin e do transporte aumentado de ácidos aminados específicos.

Os ratos transgénicos de K18 hACE2 desenvolvem o rhinitis, pneumonia com inflamação pulmonaa associada após a infecção com SARS-CoV-2. (A-D e IL) ratos do PESO C57BL/6. Pneumonia intersticial mononuclear e neutrophilic mínima no pulmão do PESO em 2-DPI (suporte de A, de B). Por 4-DPI (5C, D) tipo alveolar mínimo pilhas do pneumocyte do histiocytosis (D, asterisco) de II (D, setas), a inflamação mononuclear perivascular (D, suporte) e o rhinitis com baixos números dos neutrófilo (K, seta) foram observados variàvel. Agregados do linfócito no propria do lamina do intestino delgado (I, asterisco). Inflamação mononuclear misturada com necrose hepatocelular individual (J, seta). O cérebro do PESO 4-DPI era o normal (L). (E-H e M.P.) ratos transgénicos de K18 hACE2. Pneumonia intersticial (E, F) associado com o histiocytosis alveolar misturou com neutrófilo e linfócitos (F, asteriscos), tipo suave hiperplasia do pneumocyte de II (F, seta), os syncytia bronchiolar (F, seta), pilhas endothelial hiperplasia e vasculitis (F, suporte) por 2-DPI. O tecido lymphoid associado intestino com centros germinais proeminentes foi observado (M, asterisco). Inflamação do fígado com quantidades variáveis da necrose hepatocelular individual (N, seta). A maior participação do pulmão indicativa da pneumonia (g), com acumulações celulares inflamatórios e hemorragia nos espaços alveolares (H, asterisco) e no interstício (H, suporte), fibrina intra-alveolar misturou com os restos celulares (H, seta), vasculitis (H, suporte), edema (H, seta) por 4-DPI. Rhinitis de Neutrophilic observado em 4-DPI (O, suporte). Meningo-encefalite suave com vasculitis (P, seta). A escala barra as imagens esquerdas, 1 milímetro. A escala barra as imagens direitas, 50 milímetros. DPI: Cargo-infecção dos dias.
Os ratos transgénicos de K18 hACE2 desenvolvem o rhinitis, pneumonia com inflamação pulmonaa associada após a infecção com SARS-CoV-2. (A-D e IL) ratos do PESO C57BL/6. Pneumonia intersticial mononuclear e neutrophilic mínima no pulmão do PESO em 2-DPI (suporte de A, de B). Por 4-DPI (5C, D) tipo alveolar mínimo pilhas do pneumocyte do histiocytosis (D, asterisco) de II (D, setas), a inflamação mononuclear perivascular (D, suporte) e o rhinitis com baixos números dos neutrófilo (K, seta) foram observados variàvel. Agregados do linfócito no propria do lamina do intestino delgado (I, asterisco). Inflamação mononuclear misturada com necrose hepatocelular individual (J, seta). O cérebro do PESO 4-DPI era o normal (L). (E-H e M.P.) ratos transgénicos de K18 hACE2. Pneumonia intersticial (E, F) associado com o histiocytosis alveolar misturou com neutrófilo e linfócitos (F, asteriscos), tipo suave hiperplasia do pneumocyte de II (F, seta), os syncytia bronchiolar (F, seta), pilhas endothelial hiperplasia e vasculitis (F, suporte) por 2-DPI. O tecido lymphoid associado intestino (GALT) com centros germinais proeminentes foi observado (M, asterisco). Inflamação do fígado com quantidades variáveis da necrose hepatocelular individual (N, seta). A maior participação do pulmão indicativa da pneumonia (g), com acumulações celulares inflamatórios e hemorragia nos espaços alveolares (H, asterisco) e no interstício (H, suporte), fibrina intra-alveolar misturou com os restos celulares (H, seta), vasculitis (H, suporte), edema (H, seta) por 4-DPI. Rhinitis de Neutrophilic observado em 4-DPI (O, suporte). Meningo-encefalite suave com vasculitis (P, seta). A escala barra as imagens esquerdas, 1 milímetro. A escala barra as imagens direitas, 50 milímetros. DPI: Cargo-infecção dos dias.

Modelos animais pequenos em COVID-19

Se um modelo animal pequeno poderia reproduzir as características respiratórias da doença infecciosa consideradas nos seres humanos com COVID-19 severo, este ajudaria a testar para fora as hipóteses relativas ao mecanismo da doença assim como das drogas e das vacinas. São não somente os ratos dócis e fáceis de usar em estudos de laboratório, eles são igualmente prontamente - disponíveis, baratos, e capazes de submeter-se os testes que mostrarão como a doença severa evoluiu alguns povos com COVID-19.

Previamente, os ratos transgénicos com (hACE2) expressão ACE2 humana tiveram os promotores que permitem à infecção dos ratos a uma extensão tais que as características de suave para moderar COVID-19 se tornam em muitos órgãos, assim como perda de peso e respostas imunes. Contudo, nenhuns dos modelos desenvolveram a infecção SARS-CoV-2 fatal. O estudo actual foi centrado sobre a determinação da susceptibilidade dos ratos de K18 hACE2 à infecção fatal com SARS-CoV-2.

O estudo: Ratos transgénicos e SARS-CoV-2

Os pesquisadores trabalhados com uma tensão de ratos do laboratório chamaram K18 hACE2 os ratos transgénicos, que podem ser contaminados com este vírus, de acordo com estudos recentes. A expressão do hACE2 nestes ratos é devido à presença do receptor do cytokeratin 18 (K18). Contudo, o ponto crítico é que estes ratos expressam o receptor em seu epitélio da via aérea, apenas como os pacientes COVID-19 humanos.

Doença adiantada e severa

Os pesquisadores contaminaram estes ratos com o vírus para avaliar sua conformidade como um modelo animal para a doença COVID-19. Encontraram que certamente os ratos contaminados desenvolveram o rhinitis, a pneumonia, e a inflamação do pulmão. Perderam ràpida o peso e morreram no prazo de uma cargo-infecção de 6 dias (DPI). Os ratos fêmeas começaram a perder o peso no terceiro DPI, mas os ratos masculinos começaram perder aproximadamente 5% de seu peso de 1 DPI. Após o terceiro DPI, todos os ratos eram visivelmente e progressivamente doentes e morriam pelo sexto DPI.

Cargas virais altas

A severidade e a época de morte correlacionadas bem com a intensidade da réplica viral nas vias respiratórias e no cérebro superiores e mais baixos, medida em 2 e 4 DPI. Os ratos tiveram ~1x103 PFU e ~1x104 PFU no nariz e nos pulmões, respectivamente. Estes foram sustentados em 4 DPI também. Os ratos do controle tiveram cargas virais indetectáveis ao longo do mesmo período.

Tempestade adiantada do Cytokine

Igualmente encontraram que a ocorrência da tempestade do cytokine, do vasculitis assim como das outras características de dano de tecido local. O epitélio do nariz e do pulmão igualmente mostrou um nível elevado de nucleocapsid viral (N) antígeno. A tempestade adiantada do cytokine, ocorrendo ao redor de 2 DPI nos pulmões dos ratos K18 contaminados hACE2, com uma elevação marcada em um número de cytokines relativo aos controles. Todos os cytokines não seguiram o mesmo teste padrão, com o algum que cai por 4 DPI.

Os cytokines observados para aumentar incluíram os mediadores inflamatórios TNF, IL-6, IFN-α, e IFN-λ), e aqueles relacionaram-se à activação Th1 (IL-12, IFN-γ), ao TH17 (IL-17, IL-27) assim como à activação Th2 (IL-4, IL-10). Uns relatórios mais adiantados indicam que IL-1 está o mais adiantado a aumentar, e desde que esta não foi observada, umas medidas mais adiantadas devem provavelmente ter sido recolhidas este modelo do rato.

Os cytokines que permaneceram aumentados incluem TNF e o tipo mim e III IFNs.  Assim, estes poderiam ser os promotores da doença progressiva.

Razões para a queda em Titers do Cytokine

Significativamente, outros cytokines reduzem-se mesmo que a carga viral esteja aumentando, e os ratos estão mostrando um desperdício progressivamente mais severo. As razões para esta poderiam ser as lymphoid infiltram, que umedece a resposta inflamatório, a elevação nos cytokines Th2 que é anti-inflamatório, ou a elevação IL-10 deindução, que poderia igualmente causar o immunoparalysis modulando a função dos neutrófilo e dos monocytes recrutados no local da infecção. Ou os níveis IL-6 altos podiam aumentar a actividade de TNF na fase aguda, assim como recrutam pilhas de B para produzir anticorpos e induzir a fibrose.

Se uns ou vários destes mecanismos immunoregulatory falham, uma liberação aberrante e dysregulated do cytokine pôde resultar, conduzindo a uma tempestade do cytokine como visto neste modelo do rato.

Dano de continuação da inflamação e de tecido

Similarmente, a elevação sustentada na molécula MCP-1/CCL2 da sinalização da pilha podia ser um sinal da toxicidade de continuação do tecido e do recrutamento de umas pilhas mais inflamatórios ao local da infecção. A abundância resultante de neutrófilo e monocytes e vasculitis subseqüente pode ser contribuinte significativos a COVID-19 progressivo e fatal.

Aqui outra vez, os pesquisadores dizem, “os traços replicate da tempestade do cytokine e do chemokine de K18 hACE2 ratos transgénicos observados nos seres humanos.”

Para medir a inflamação sistemática, os titers do chemokine no baço foram avaliados e encontraram para ser mais altos por 2 DPI, mas não no mesmo teste padrão que aqueles que elevararam no pulmão. Contudo, outros tecidos, incluindo o baço, não mostraram a evidência de uma tempestade do cytokine, mostrando esta para ser uma resposta local.

Participação neurológica

No cérebro, nos cytokines Th1 e Th17 e nos chemokines aumentou por 4 DPI, que indica que o vírus pode ter alcançado o cérebro neste momento. Contudo, os cytokines Th2 eram IL-10 dominantes, provavelmente upregulating e assim modulação da resposta inflamatório. A ocorrência de Th2 no cérebro em ratos do controle sem evidência do vírus pode significar que o vírus pode cruzar a barreira do sangue-cérebro. Isto poderia jogar a luz em porque algumas infecções humanas são associadas com as características neurológicas. Interessante, os cytokines Th1 e Th17 eram mais altos nos homens do que nas fêmeas, quando as respostas Th2 eram mais altas nos últimos. Isto pode apontar a uma propensão para características neurológicas nas fêmeas relativas a dos homens contaminadas com o vírus.

Os pesquisadores igualmente encontraram que o receptor hACE2 estêve encontrado nos pulmões e no nariz, mas igualmente em níveis elevados no plexo choroid, que poderia indicar uma rota potencial da propagação do vírus dentro do sistema nervoso central.

Conclusão: O modelo do rato podia ajudar a desembaraçar o mecanismo da doença

O estudo conclui, “nossos dados fornecem a evidência que os ratos transgénicos de K18 hACE2 representam um modelo animal excelente da infecção SARS-CoV-2 e da doença COVID-19 severa associada, fornecendo a comunidade de pesquisa um modelo animal pequeno tão necessário para avaliar in vivo vacinas e/ou antivirais para a infecção SARS-CoV-2 e a doença COVID-19 severa associada.”

Estes resultados ajudarão a estabelecer este modelo do rato que replicates os sinais da doença COVID-19 terminal, e sejam assim uma adição inestimável aos primatas não-humanos para finalidades de teste pré-clínicas, desde que os últimos não mostram os sinais da aflição respiratória severa característica nos seres humanos.

Observação *Important

o bioRxiv publica os relatórios científicos preliminares que par-não são revistos e, não devem conseqüentemente ser considerados como conclusivos, guia a prática clínica/comportamento saúde-relacionado, ou tratado como a informação estabelecida.

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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