SARS-CoV-2 鼠适应性毒株小鼠致病特征
受体结合域Q493K和Q498H突变介导其与小鼠ACE2的结合
Resiquimod 体内、体外抗SARS-CoV-2作用
一个理想的动物模型对于SARS-CoV-2发病机制探索、药物研发和疫苗评价至关重要。我校金梅林团队近期一项研究表明突变病毒LG株可以感染老年鼠，但青年鼠感染后没有表现出任何病症。基于此成果，研究者将野生SARS-CoV-2毒株分别在老年和青年鼠上传代，获得了一株在小鼠上复制能力强且致病性高，甚至能引起小鼠死亡的SARS-CoV-2毒株WBP-1。小鼠感染该毒株后呼吸道及肺脏病理损伤明显。肺脏小血管周围有大量淋巴细胞渗出。此外，该病毒可以引起小鼠肺部血管内血栓形成，与SARS-CoV-2在人类和恒河猴中引起的病理模式相似。
该研究通过对不同代次小鼠的肺脏匀浆上清液进行全基因组测序，进而分析了SARS-CoV-2在小鼠传代过程中适应性突变的动态过程。对所分离的5株病毒进行小鼠致病性分析后，选择致病性最强的WBP-1进行全基因组测序。经序列比对，研究者发现该毒株含有一段氨基酸缺失和多个氨基酸突变，其中Spike（S）蛋白有两个氨基酸突变位点Q493K和Q498H，并且这两个位点均在受体结合域（RBD）上。研究者发现WBP-1毒株可以感染超表达鼠源ACE2（mACE2）的Hela细胞，而野生SARS-CoV-2毒株不能感染上述细胞，说明mACE2介导了WBP-1入侵细胞。
为了进一步验证WBP-1毒株S蛋白Q493K和Q498H增强了其与mACE2结合力，研究者运用biolayer interferometry试验，发现单一的Q493K或Q498H突变均可促使RBD蛋白与mACE2结合，并且两个不同位点同时突变对该结合力具有叠加效应，而Q493K和Q498H突变不影响RBD与人源ACE2（hACE2）的亲和力。
最后，研究者运用WBP-1毒株验证了TLR7/8激动剂Resiquimod（R848）用于SARS-CoV-2的早期治疗。5倍LD50WBP-1感染小鼠后，R848连续给药四天。未给药组小鼠在第二天（2 dpi）体重开始降低，5 dpi下降至原始体重的80%，6 dpi未给药组小鼠全部死亡。而给药组小鼠仅仅在2 dpi体重轻微减轻，未出现小鼠死亡，并且精神状态良好。同时R848显著降低了SARS-CoV-2在肺脏和气管的病毒载量。因此，该鼠适应毒株为SARS-CoV-2发病机制探索、药物研发和疫苗评价提供强有力的工具。
近日，研究成果以 “Q493K and Q498H substitutions in Spike promote adaptation of SARS-CoV-2 in mice”为题在柳叶刀子刊EBioMedicine上发表。华中农业大学博士生黄坤和博士后张宇飞为该论文第一作者，金梅林教授为该论文通讯作者。该研究得到国家重点研发计划 (2020YFC0845600) ，湖北省应急科技攻关项目 (2020FCA046) 和Robert A. Welch 基金(C-1565)的资助。
