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标识符 CSTR:16397.09.0C16001257
资源中文名称 SARS-CoV-2感染恒河猴模型
资源英文名称 SARS-CoV-2-infected rhesus macaque model
疾病概述 新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19),简称“新冠肺炎”,是指2019新型冠状病毒(2019-nCoV)感染导致的肺炎。老年人及有基础疾病者感染后病情较重。
实验动物背景信息

选用SPF级2-4岁雄性恒河猴,2.5-3.5kg,来自中国医学科学院医学实验动物研究所(IACUC 批准号:BLL20001)

模型制作方法
  1. 实验材料

    1.1  SARS-CoV-2(原2019-nCoV, HB-01),由中国疾控中心谭文杰教授提供。

1.2 实验动物

选用SPF级2-4岁雄性恒河猴,2.5-3.5kg,来自中国医学科学院医学实验动物研究所(IACUC 批准号:BLL20001)

  1. 实验环境

所有涉及的病毒实验操作全部在中国医学科学院医学实验动物研究所ABSL-3实验室完成,该实验室已经具备相关实验室和福利伦理资质。

  1. 病原培养鉴定

将新型冠状病毒接种到Vero细胞进行分离和储存。Vero细胞培养在DMEM(英潍捷基, 美国)添加10%胎牛血清,100 IU/ml 青霉素和100 μg/ml链霉素的培养基中,环境为37°C,5%CO2。新型冠状病毒的病毒滴度用标准的半数细胞感染率(a standard 50% tissue culture infection dose,TCID50)进行分析。

  1. 实验操作规程

(1) 感染途径:经气管感染

(2) 感染剂量:1×106 TCID50 只;

(3) 感染体积:1ml/只;

(4) 对照组:等体积 PBS。

4.3 动物模型分析

(1)症状观察:感染后,每天观察动物一般症状,记录体重和体温等。

(2)病毒载量:定时收集各组动物脏器,进行RNA抽提,利用RT-PCR技术,检测组织中病毒载量。RT-PCR所用的新型冠状病毒引物如下:上游为5’-TCGTTTCGGAAGAGACAGGT-3’ 下游为5’-GCGCAGTAAGGATGGCTAGT-3’。

(3)病毒分离:肺组织在 DMEM 溶液中研磨制备成匀浆,离心分离上清后,接种于Vero细胞分离病毒并观察细胞病变。

(4)影像学检查:感染后 0,3,5,7,9,11,13,15天做X-RAY检测。

(5)病理学观察 用新鲜的组织福尔马林固定,制备石蜡切片,用HE,免疫组化或荧光染色,镜下观察。

(6)免疫学检测:感染后第3,4,6,7,11,14天全血进行白细胞、淋巴细胞、单核细胞检查和CD3+,CD4+,CD8+,巨噬细胞,单核细胞,以及血清中特异性抗体。

4.4 数据统计处理方法

所有的数据用GraphPad Prism 6.0 软件分析,感染组小鼠和其他对照组小鼠用T 检验方法分析差异,显著性差异用*p ﹤ 0.05, **p﹤0.01 或者 #p﹤0.05, ##p﹤0.01 表示。

模型表型数据
  1. 病原/蛋白表达/免疫组化 鉴定、病原学检查信息

(1)病毒载量

恒河猴在感染后第 3,4,5,6,7,9,11,14 天采集鼻、咽、肛拭子进行病毒载量检测。结果显示在鼻和咽部可持续 11 天检测到大量病毒核酸(表 1),在消化道可持续检测到病毒核酸的时间为 11 天。其中,鼻部和咽部的病毒高峰期在第 3-6 天,消化道的病毒高峰期在第 3-7 天,消化道病毒载量低于呼吸道病毒载量,但病毒在消化道复制持续时间更长。

恒河猴感染后第 7 天,采集气管、肺、脾、肠、肝、肾、脑、心进行病毒载量检测。结果在鼻、扁桃体、下颌淋巴结、气管和左肺上叶检测到病毒核酸,见图1。

 

图 1. 感染恒河猴第 7 天处死 1#,组织病毒载量检测结果 log10copies/ml

(2)病毒抗原检测

恒河猴感染 7天后尸检,通过免疫组化可在肺部和小肠内检测到病毒抗原,主要分布于肺泡上皮、肠上皮,及肺肠的巨噬细胞内(图 2)。

图 2. 感染7天后,免疫组化检测肺和小肠组织内的病毒抗原

  1. 表型分析

肺部大体病理解剖:

    恒河猴感染 7 天后尸检,大体病变,右肺出现深红色多灶性病变,斑块大小不一,或散在或连成一片在(图3)。

图 3. 感染 7 天后,肺部大体病理

3、影像/临床/病理表型

(1)临床表现

恒河猴感染后一般状态尚可,活动下降,1#体重未发生明显变化,3#和 6#体重显著下降。3只猴感染后体温未发生明显变化,见图4。

图 3. 恒河猴感染后体重和体温变化

(2)影像学检查

感染后,隔天开始检测恒河猴的肺部影像学改变,第11天右肺上叶透亮度减低内可见增粗肺纹理,呈磨玻璃密度改变,水平裂可见,呈细线状。第13天右肺上叶透亮度进一步减低,肺纹理增粗,部分显示不清,水平裂不均匀增厚;左肺上叶肺条理增粗,呈磨玻璃密度改变。第15天时,右肺上叶实变,边缘模糊,内可见支气管像,水平裂增厚;左肺上叶肺条理增粗,呈磨玻璃密度改变(图4)。

图 4. 恒河猴感染后的胸片分析

  1. 病理检测

主要病变如下(如图5):

①  肺

左肺上叶:血管扩张充血,肺泡隔轻度增宽,肺泡内少量炎细胞渗出,少数血管周围炎细胞浸润。

左肺中叶:肺泡内少量炎细胞渗出,血管周围炎细胞浸润,血管扩张充血,出血。

左肺下叶:肺泡内少量炎细胞渗出,血管周围少量炎细胞浸润,血管扩张充血,出血。

右肺上叶: 肺泡隔轻度增宽,肺泡内少量炎细胞渗出,血管周围少量炎细胞浸润,血管扩张充血。

右肺中叶: 肺泡隔轻度增宽,肺泡内少量炎细胞渗出,血管周围少量炎细胞浸润,血管扩张充血。

右肺下叶: 肺泡隔增宽,肺泡内少量炎细胞渗出,血管周围炎细胞浸润,血管扩张充血。

右肺副叶: 肺泡隔增宽,局部肺泡腔缩窄,肺泡内少量炎细胞渗出,血管周围炎细胞浸润,血管扩张充血。

②  其他脏器

右肾间质小灶性炎细胞浸润;鼻甲局部上皮脱落。胃粘膜炎细胞浸润。扁桃体粘膜表面可见脓性渗出物。十二指肠、回肠粘膜炎细胞浸润,上皮细胞脱落。唾液腺小灶性炎细胞浸润。

图5. 感染7天后,肺组织病理

(4)免疫学检测结果

恒河猴感染后第3天白细胞、淋巴细胞绝对数显著下降,淋巴细胞和单核细胞比例上升,这与临床患者表现极为接近。感染后CD3+CD8+T细胞、CD3+CD4+T细胞和单核巨噬细胞绝对数量显著下降,这种表现与临床患者极为接近,分析与病毒感染直接相关,结果见图6。

图 6. 感染后外周血细胞比例变化

恒河猴感染后第 3,4,6,7,11,14 天检测血清中特异性 IgG,结果显示恒河猴产生特异性 IgG 有明显的个体差异,6#感染后第 11 天开始产生特异性 IgG,结果见图 11.

图 11. 感染后血清中特异性抗体检测

动物模型的评价与验证
  1. 表观效度:

我们以体重、体温等来评价模型的症状表型。恒河猴感染模型并无明显临床症状。

  1. 结构效度:

感染后第11天检测恒河猴的肺部影像学改变,右肺上叶透亮度减低内可见增粗肺纹理,呈磨玻璃密度改变,水平裂可见,呈细线状。第13天右肺上叶透亮度进一步减低,肺纹理增粗,部分显示不清,水平裂不均匀增厚;左肺上叶肺条理增粗,呈磨玻璃密度改变。第15天时,右肺上叶实变,边缘模糊,内可见支气管像,水平裂增厚;左肺上叶肺条理增粗,呈磨玻璃密度改变,与临床患者影像学相似。病理分析结果显示肺组织呈轻度到重度间质性肺炎,可模拟多数新冠患者的病理表型。另外免疫学的检测结果也与临床患者接近。

  1. 预测效度:

目前没有确证有效的阳性药物。

保存方式 活体
合作方式 仅限合作研究
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