自2019年年底開始，新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）引起的新冠肺炎（COVID-19）疫情一直在全球范圍內(nèi)流行，全球死亡率居高不下，已經(jīng)導(dǎo)致全球的公共衛(wèi)生危機(jī)。COVID-19的臨床癥狀多樣，從發(fā)燒、乏力、干咳到呼吸困難，從輕度肺炎到急性肺損傷(ALI)和嚴(yán)重病例的急性呼吸窘迫綜合征均可出現(xiàn)。

與SARS-CoV類似，SARS-CoV-2屬于冠狀病毒科冠狀病毒屬，是一種包膜單鏈陽性RNA病毒。人血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(hACE2)已被證實(shí)是SARS-CoV-2的功能性受體。目前在各個(gè)國家都已開展對(duì)SARS-CoV-2的相關(guān)研究，一些hACE2表達(dá)小鼠模型，如hACE2轉(zhuǎn)基因小鼠,AAV-hACE2轉(zhuǎn)導(dǎo)小鼠和Ad5-hACE2轉(zhuǎn)導(dǎo)小鼠已經(jīng)被開發(fā)出來。然而，大多數(shù)模型只會(huì)對(duì)小鼠造成輕度至中度的肺損傷。一種能夠重現(xiàn)COVID-19嚴(yán)重呼吸道癥狀和高病死率的小動(dòng)物模型仍然是當(dāng)務(wù)之急。

近日，中國軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院秦成峰/王慧團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院生物物理所王祥喜團(tuán)隊(duì)在期刊《Nature Communications》上在線發(fā)表了題為“Characterization and structuralbasis of a lethal mouse-adapted SARS-CoV-2”的研究論文，公開表示團(tuán)隊(duì)成功建立新冠肺炎重癥模型并揭示新冠病毒跨種感染分子機(jī)制。

首先，研究團(tuán)隊(duì)在之前的研究中已經(jīng)生成了一株SARS-CoV-2 (MASCp6)小鼠適應(yīng)株，能對(duì)小鼠造成中度肺損傷。在此基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步連續(xù)傳代30次，以產(chǎn)生更強(qiáng)毒力的小鼠適應(yīng)株，在第36代產(chǎn)生了SARS-CoV-2(命名為MASCp36)。

實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)不同月齡、性別的BALB/c小鼠進(jìn)行不同劑量的鼻內(nèi)注射后，9月齡小鼠對(duì)MASCp36毒性高度敏感，且對(duì)MASCp36毒性呈劑量依賴性。所有9個(gè)月大的小鼠受到高劑量MASCp36的攻擊后，均出現(xiàn)典型的呼吸道癥狀，并表現(xiàn)出皮毛皺褶、駝背和活動(dòng)減少等特征。此外，雄性小鼠比雌性小鼠對(duì)MASCp36更敏感。

為了進(jìn)一步確定MASCp36感染小鼠的病理結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)收集了肺組織進(jìn)行組織病理學(xué)和免疫染色分析。裸眼觀察發(fā)現(xiàn)，與未感染的對(duì)照動(dòng)物相比，MASCp36感染小鼠的肺損傷嚴(yán)重，雙側(cè)呈紅色，肺內(nèi)有黏液。鏡下觀察可見細(xì)支氣管管內(nèi)大量脫皮上皮細(xì)胞（黃色箭頭），肺泡上皮細(xì)胞大面積壞死，肺泡壁融合炎性細(xì)胞浸潤，以中性粒細(xì)胞為主。血管周圍嚴(yán)重水腫（青色箭頭），散在出血（藍(lán)色箭頭），這都表明MASCp36感染誘發(fā)了壞死性肺炎和廣泛彌漫性肺泡損傷。

后面，研究團(tuán)隊(duì)就此模型進(jìn)行了一系列深入的研究，深度測(cè)序發(fā)現(xiàn)MASCp36在連續(xù)傳代中共檢測(cè)到12個(gè)氨基酸突變位點(diǎn)，其中3個(gè)（N501Y、Q493H和K417N）位于S蛋白受體結(jié)合區(qū)（RBD），進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這一結(jié)構(gòu)使得MASCp36病毒和鼠源ACE2親和力顯著增加，通過電鏡發(fā)現(xiàn)，致死株MASCp36的RBD與鼠源ACE2可形成穩(wěn)定結(jié)合的致密結(jié)構(gòu)，這與野生型病毒RBD與人源ACE2的結(jié)構(gòu)高度類似。