研究表明，与以前的原型毒株和变种相比，奥密克戎的毒力减弱，导致重症发病率降低，但传播能力显著增加。研究报告，在原型毒株引起的严重新冠肺炎病例中，死亡率较高。仓鼠是研究SARS-CoV-2的公认模型。利用仓鼠进行的多项研究发现了奥密克戎BA.1和SARS-CoV-2原型在复制和致病性方面的差异，特别是奥密克戎BA.1在仓鼠中的致病性显著降低。对仓鼠的研究表明，与SARS-CoV-2原型相比，奥密克戎主要影响上呼吸道，导致下呼吸道感染不太完全。与原始株、Beta、Delta相比，奥密克戎可减少仓鼠肺泡和支气管的炎症和疾病。然而，尽管仓鼠是SARS-CoV-2的易感模型，但即使感染SARS-CoV-2原型株，它们也不会发展成严重疾病。同样，接种B.1.1.529的K18-hACE2小鼠下呼吸道的病毒载量较低，肺部的促炎因子和趋化因子水平降低，表明肺部炎症不严重。尽管仓鼠和小鼠模型的证据表明，与SARS-CoV-2原型相比，奥密克戎的致病性较低，但小鼠致死模型中不同菌株诱导的先天免疫变化仍不清楚。因此，我们采用另一种hACE2转基因小鼠模型来模拟由SARS-CoV-2原型株感染的致死性疾病和由奥密克戎BA.1引起的轻度疾病。

使用来自北京华阜康生物科技股份有限公司的无特定病原体（SPF）hACE2转基因小鼠（6-8周龄）进行小鼠实验。北京协和医学院实验动物科学研究所菌毒种中心提供了SARS-CoV-2原型株（SARS-CoV-2/WH-09/human/2020/CHN；基因库：MT093631.2）和奥密克戎BA.1型（基因库：OM095411.1）。小鼠经鼻接种1×10⁵TCID₅₀/只剂量的SARS-CoV-2原型株和奥密克戎BA.1。感染后，持续观察和记录感染小鼠的体重、临床症状和死亡情况。在感染后1、3、5和7天（dpi），对小鼠实施安乐死，采集血液、肺和气管，以评估病毒载量、组织病理学和免疫细胞变化。

使用TRIzol试剂从组织和器官匀浆中提取总RNA。根据制造商的说明，使用定量探针RT-PCR试剂盒进行定量实时PCR。从已知浓度的重组质粒的一系列10倍稀释液中制作标准曲线。基于核衣壳蛋白（N）基因的SARS-CoV-2引物序列如下：探针：TTGCTGCTGCTTGACAGATT；正向引物，5′-GGGAACTCTCTCGCTAGAAT′；反向引物5′-CAGACATTTTGCTCTCAAGCTG′。RT-qPCR反应采用以下循环方案和引物处理进行：50°C 2分钟，95°C 2 min，然后在95°C下进行40次循环15 s和60°C 30 s，最后在95℃下进行15 s、60°C 1 min和95°C 45 s。

石蜡切片（厚度4 μm）用H&E和免疫组织化学（IHC）染色，并在光学显微镜下观察。对肺石蜡切片进行脱蜡。将切片浸入0.01M柠檬酸盐缓冲液中并加热以进行抗原修复。然后阻断切片中的内源性过氧化物酶10分钟。随后，将切片在10%山羊血清中封闭1小时。将切片与抗MAC-2（稀释比1:1000）、抗Ly6G（稀释比1:200）和抗SARS-CoV-2刺突S1蛋白（稀释比1:50）单克隆抗体在4°C下混合过夜。第二天，将切片与HRP标记的绵羊抗大鼠/兔IgG二级抗体孵育，使用3,3'-二氨基联苯胺四氢氯化物（DAB）进行可视化，并用苏木精进行复染。

采集小鼠外周血和肺组织。用剪刀剪碎肺组织，然后转移到含有胶原酶Ⅰ和胶原酶Ⅱ的DMEM培养基中。消化45分钟后，通过70 μm过滤器获得单细胞悬浮液。外周血和肺的单细胞悬浮液在黑暗中用荧光团缀合的抗小鼠抗体在4°C下染色30分钟。然后在室温下用红细胞裂解缓冲液处理。洗涤后，用4%多聚甲醛固定板。处理后在BD LSRFortessa上进行流式细胞术采集，并使用Flow-jo软件分析所有数据。

感染WH-09的小鼠在感染后4天开始体重显著下降，并伴有轻微的驼背和竖毛行为。5 dpi，小鼠表现出明显的拱背、竖毛和>10%的体重减轻。WH-09感染小鼠的死亡从6 dpi开始，在7 dpi死亡率达到100%。相反，奥密克戎BA.1感染的小鼠，即使在感染后10天，体重也没有显著变化，也没有死于感染。随后，对各种组织进行了详细检查。在1、3和5 dpi下收集肺组织，并测量和分析肺系数。在WH-09感染的小鼠中，与0dpi相比，肺系数在1dpi时下降，随后持续上升。相反，奥密克戎BA.1感染的小鼠的肺系数没有表现出显著变化。在5dpi时，WH-09的肺系数显著高于奥密克戎BA.1，达到0.8%。

为了进一步阐明这两种菌株在感染小鼠中的复制动力学，我们评估了不同时间点不同组织中的病毒载量。通过RT-qPCR测定，WH-09和奥密克戎BA.1感染小鼠血液中的病毒RNA水平没有显着差异，均表现出极低的浓度，仅在5 dpi时才能检测到。在WH-09感染的小鼠的肺中，病毒载量在1 dpi时达到了10⁸拷贝/mg的极高水平，随着时间的推移略有下降，但在5 dpi时仍保持在10⁷拷贝/mg的水平。奥密克戎BA.1表现出病毒载量最初下降和随后增加的趋势，在5 dpi时达到峰值，然后再次下降。与WH-09相比，奥密克戎在肺部的病毒载量较低。与WH-09相比，奥密克戎BA.1气管中的病毒RNA水平在3 dpi时显著降低。我们的研究结果表明，奥密克戎BA.1的复制效率低于WH-9，导致肺部病理学减少，体重变化最小，动物存活率提高。

SARS-CoV-2原型株与奥密克戎BA.1分别感染小鼠模型的症状和病毒复制比较

接种WH-09的小鼠肺组织在1dpi时表现出肺泡壁增厚和炎症浸润。3dpi时，肺组织显示肺泡壁增厚，中性粒细胞和淋巴细胞中度浸润，罕见的局灶性结缔组织增生。在5dpi时，在接种WH-09的小鼠的肺组织中观察到许多中性粒细胞和淋巴细胞。组织病理学改变在接种奥密克戎BA.1的小鼠的肺中也很明显。在1、3和7 dpi时观察到较高的肺泡壁增厚和炎症浸润，在5 dpi时发现最低程度的病变。组织学评分表明，与WH-09感染的小鼠相比，奥密克戎BA.1感染的小鼠在每个时间点表现出较轻的病变。此外，我们通过检测SARS-CoV-2刺突蛋白，量化了感染WH-09和奥密克戎BA.1的小鼠肺部的SARS-CoV-2水平，结果与RT-qPCR结果一致。在奥密克戎BA.1感染的小鼠的肺中检测到刺突蛋白的频率低于WH-09感染的小鼠。在感染这两种毒株的小鼠气管中观察到粘膜上皮细胞的水性变性、细胞质疏松和纤毛排列不规则。在3和5 dpi时，WH-09和BA.1出现少量气管内出血和淋巴细胞浸润。BA.1在7 dpi时气管炎症减轻。

SARS-CoV-2原型株与奥密克戎BA.1分别感染小鼠模型的肺部和气管组织病理学比较

我们使用流式细胞术来分析经滴鼻接种WH-09和奥密克戎BA.1的小鼠的肺和外周血中的中性粒细胞和单核细胞。在WH-09和奥密克戎BA.1感染的小鼠血液中，Ly6G⁺Ly6C^lo中性粒细胞的比例最初很低，不到20%。然而，它在5dpi时显著增加，达到总白细胞的60%。在肺中，中性粒细胞在WH-09和BA.1中的趋势相似。中性粒细胞的比例从开始时的约20%显著增加到5dpi时的约60%。尽管WH-09中中性粒细胞的比例略高于BA.1，但差异并不显著。奥密克戎BA.1血液和肺中中性粒细胞的百分比在7dpi时有所下降，但仍高于1和3dpi时的百分比。

在WH-09和BA.1感染的血液中，Ly6G-Ly6Chi单核细胞的比例一直很低，甚至不到5%。尽管血液中WH-09中性粒细胞水平高于奥密克戎BA.1，但差异并不显著。在1和3dpi时，WH-09肺中单核细胞的百分比略高于BA.1，但差异不显著。到5dpi时，两种毒株中单核细胞的百分比均降至约2%。

我们直观地描绘了WH-09血液和肺中中性粒细胞和单核细胞在不同时间点的变化。在血液和肺部，中性粒细胞水平的变化相似，在0、1、3和5dpi时徘徊在20%左右，然后在5dpi急剧上升到60%。血液中的单核细胞在1dpi时达到峰值，然后显著减少。肺中单核细胞的比例在3dpi后显著下降，在5dpi时达到最小值。在BA.1感染小鼠的血和肺中，中性粒细胞在1dpi、3dpi和5dpi的变化趋势与WH-09相似。然而，在7dpi时，血液中的中性粒细胞水平显著下降至近35%，而肺部则没有。血液中单核细胞的水平在感染前增加，在3dpi后开始显著下降。5dpi时达到最低值，7dpi时显著增加。BA.1肺中单核细胞的比例也呈下降趋势。