北京中科皮肤病医院 http://pf.39.net/bdfyy/bdflx/140610/4402685.html俞晓峰
博士，高级科学家
中国实验动物信息网：非常感谢俞博士接受中国实验动物信息网的专访。据悉，到目前为止，大约有15种不同冠状病*株被发现，能够感染多种哺乳动物和鸟类，可致人发病。请俞博士您介绍一下人冠状病*病原体有哪些基本特征？应用小鼠模型研究人冠状病*感染性疾病应具备什么条件？
俞博士：人冠状病*（hCoVs)病原学涉及许多宿主，包括爬行动物、鸟、猪、狗、猫、牛、啮齿动物、蝙蝠、骆驼和人。除了人外，hCoVs可通过动物与人之间的迁移过程，引起人畜共患病的发生。在过去15年里，包括发现的新型冠状病*（SARS-CoV-2），已发现了7种hCoVs，比如OC43、NL-63、HKU1、SARS-CoV和MERS-CoV。一般认为，蝙蝠是所有冠状病*的天然宿主，然后通过中间宿主，引起hCoVs感染性疾病。比如，年的SARS-CoV（死亡率～10%）和年的MERS-CoV（死亡率～35%）两种新型冠状病*，分别是通过中间宿主果子狸和骆驼，在全球引起严重急性呼吸道困难综合症的爆发流行。最近的SARS-CoV-2（死亡率约2～4%）已经成为影响到个国家地区的全球大流行。这些都再次表明，新型人传人病*感染性疾病的出现，已经并将继续对全球公共卫生及经济造成潜在的巨大威胁与挑战。因此，深入研究hCoVs与宿主分子相互作用机制，探讨病*致病过程，从而指导临床治疗、疫苗和药物研发，将具有非常重要的意义。
hCoVs基因组（～30kb)的组成包括编码高度保守的16个非结构性蛋白基因，hCoVs都含有的4种结构蛋白基因，比如Spike(S)蛋白、包膜蛋白（E）、膜蛋白（M）和核衣壳蛋白（N）、以及其他非保守的具有hCoVs特性的辅助蛋白基因。生化与体外培养研究已经表明，hCoVs与宿主细胞表面蛋白间的相互作用，是确保病*侵入宿主细胞与复制，引起机体免疫反应的基础。研究已证实，S蛋白在多数hCoVs与宿主细胞受体相互作用中，发挥着重要的决定因素。S蛋白在病*表面形成三聚体，其中每个单体都含有受体结合区（RBD），该RBD能与宿主细胞表面同源受体发生相互作用，帮助病*侵入细胞内。有研究表明，hCoV的RBD与其相应的细胞受体结合具有物种特异性，比如对SARS-CoV和SARS-CoV-2来说，人ACE2已被证实为其宿主细胞上相应的结合受体，而不能与蝙蝠ACE2受体结合；同样，bSARS-CoV(蝙蝠冠状病*）也只与其相应的bACE2受体结合，不与hACE2受体结合。并且发现，位于SARS-CoV的RBD中～氨基酸区域是决定hCoV结合其相应受体活性的最小受体结合域。而对于MERS-CoV，DPP4则是其宿主细胞表面的结合受体。
位于S蛋白中的RBD被认为是研发保护性抗体与疫苗的关键靶点，而其他高度保守区结构与非结构蛋白，以及主要酶活性蛋白，也可作为广谱抗hCoVs的有效治疗靶点。另外，hCoVs中的那些非保守的辅助蛋白，则被认为在介导宿主免疫反应的种属致病特异性方面，发挥了决定性作用。
SARS-CoV、SARS-CoV-2和MERS-CoV三种hCoVs引起的疾病临床表现都有严重急性呼吸道疾病的症状，包括弥漫性肺泡损伤与透明膜形成、肺泡纤维沉积、水肿、出血、细胞碎片、肺泡与间质性炎症及肺组织坏死等临床表现。因此，研究该类hCoVs感染疾病有效的小鼠模型，至少需要小鼠在受到病*攻击后，表现出和hCoVs感染疾病相似的病理变化，且能引起严重致死性呼吸道疾病。
中国实验动物信息网：应用小鼠模型研究SARS-CoV感染致病性有哪些策略与方法？不同的策略与构建方法有什么特点？
俞博士：根据小鼠构建策略与方法不同，目前SARS-CoV感染小鼠模型分为三种即：应用人SARS-CoV病*直接感染近交系小鼠；应用基因编辑小鼠技术，敲除小鼠相关基因，或将人宿主细胞病*结合受体（比如ACE2）转入小鼠体内；将野生型SARS-CoV病*在小鼠体内进行反复适应进化过程，获得致病性更强的小鼠适应病*，从而建立能引起明显临床表型的病*感染小鼠模型。关于SARS-CoV感染疾病小鼠模型，主要的研究进展集中于以下几个方面：
1、直接应用近交系小鼠模型研究病*致病性：最早开展SARS-CoV感染小鼠模型的研究，是直接在近交系BALB/c小鼠上进行的。在年轻BALB/c小鼠（4-6周）鼻腔里感染SARS-CoV临床株(Urbani)的实验发现，小鼠上/下呼吸道出现病*复制现象，第3天达高峰，到第7天被清除。但小鼠体重持续增加，没有出现任何相关的临床症状。幼鼠被注射免疫血清后，其呼吸道出现明显抵抗病*复制的作用，提示人SARS-CoV可以诱导小鼠产生有效的体液免疫反应。另外，也有应用年轻C57BL/6小鼠（5-6周）进行类似的实验，结果如同BALB/c小鼠一样，伴随体重缓慢增加的同时，也有小鼠的上/下呼吸道以及大脑的病*复制现象，而在SARS-CoV感染患者中，还未见该病*在大脑中有复制现象。所以，这种只有病*复制，但缺乏致病作用的所谓感染小鼠模型，很难有效准确用于评估干预治疗效果等方面的研究。
由于SARS-CoV感染人群造成病死率的增加，与年纪较大的患者（大于60岁）发生严重急性呼吸道困难综合症（ARDS）的增加有关，为了探讨能模拟老年人感染SARS-CoV更适合的小鼠模型，有研究分别应用12-14月大的BALB/c、C57BL/6和S6近交系野生小鼠进行实验，结果发现，此三种老年小鼠经SARS-CoV感染后，都有短暂（平均约7天左右）的临床症状表型，比如体重减少、乱的毛发、弓背和脱水等，更为重要的是，在组织病理学方面，表现有血管周围和细支气管周围炎性细胞渗入，细支气管细胞坏死，以及间质性肺炎发生等现象。而且，BALB/c小鼠的广泛肺泡破坏可持续到第9天，非常接近人SARS-CoV感染的临床病理症状。该研究也是第一次阐明了不同宿主遗传及年龄特征，可以显著影响SARS-CoV感染致病性强弱，同时也再次表明，病*感染性疾病的发生，不仅与病*本身特性有关，宿主自身相关因素也发挥极为重要的作用。
2、应用基因编辑技术建立病*感染疾病小鼠模型：直接应用SARS-CoV临床分离株感染野生小鼠和免疫缺陷小鼠模型，都不能引起小鼠感染死亡。可能的原因是，与人群比较，这些小鼠对SARS-CoV易感性较低，或人病*对小鼠致病性较弱等有关。因此，应用基因编辑技术，建立对SARS-CoV易感的小鼠模型，已经成为当前该研究领域更加
