AAV-hACE2构建新冠易感小鼠模型 | 突破转基因模型局限
2019年底，严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的COVID-19在全球范围内迅速蔓延。SARS-CoV-2是一种包膜单股正链RNA病毒，其表面的刺突蛋白通过与宿主细胞表面的血管紧张素转换酶2（ACE2）受体结合，介导病毒进入细胞，随后在肺部等组织中大量复制。COVID-19的临床表现跨度极大，从无症状感染、轻症发热咳嗽，到急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、多器官衰竭甚至死亡。病毒不仅会直接损伤肺泡上皮细胞，还会触发机体过度的炎症反应，进一步加剧组织损伤。
要深入理解SARS-CoV-2的致病机制、评估疫苗和药物的有效性，可靠的动物模型是不可或缺的基石。然而，一个关键的技术瓶颈在于：常用实验动物小鼠的内源性ACE2与SARS-CoV-2刺突蛋白的亲和力极低，病毒无法有效结合并进入小鼠细胞，因此普通小鼠对SARS-CoV-2天然不易感。
为此，科研人员开发了多种转基因小鼠，如K18-hACE2和HFH4-hACE2转基因小鼠，将人源ACE2（hACE2）基因稳定整合到基因组中。这类模型虽然表型稳定，但构建周期长、成本高，且遗传背景固定，难以快速迁移到不同的基因敲除（KO）背景上。
那么，有没有一种方法，既能快速实现hACE2表达，又能灵活适配不同遗传背景，还能最大限度减少载体本身带来的干扰？腺相关病毒（AAV）介导的基因递送为此提供了极具吸引力的解决方案。以AAV为载体递送hACE2，凭借免疫原性低、表达持久、适配任意遗传背景、造模周期短等核心优势，成为构建新冠易感模型的重要策略。
案例一
2020年耶鲁大学Akiko Iwasaki团队在Journal of Experimental Medicine发表研究，建立了基于AAV气管递送hACE2的SARS-CoV-2易感小鼠模型，并利用该模型解析了Ⅰ型干扰素在SARS-CoV-2感染中的双重作用。
AAV造模方法
造模效果评估
支持病毒高效复制
与对照组相比，AAV-hACE2小鼠肺内病毒RNA水平升高超过200倍，且可检测到具有感染性的活病毒颗粒。
重现COVID-19肺部病理
感染后小鼠出现轻度弥漫性支气管周围炎性浸润；免疫荧光证实病毒核衣壳蛋白（N蛋白）主要分布于肺泡上皮细胞。流式分析进一步揭示肺内Ly6Cʰⁱ炎性单核细胞、单核细胞来源巨噬细胞以及活化的CD4⁺/CD8⁺ T细胞、NK细胞显著扩增，与重症COVID-19患者的免疫特征高度一致。
诱导特异性免疫应答
AAV-hACE2小鼠感染后4–7天即可检测到抗SARS-CoV-2刺突蛋白的IgG抗体，7天时血清中和抗体滴度（PRNT₇₅）可达1:1024，表明该模型可用于疫苗免疫原性评价。
AAV-hACE2转导可实现体内有效的SARS-CoV-2感染 （Benjamin Israelow, et al., Journal of Experimental Medicine, 2020）
案例二
2022年韩国研究团队在Molecular Therapy发表研究，同样用到了AAV-hACE2介导的SARS-CoV-2易感模型构建方法。
AAV造模方法
造模效果评估
成功建立多基因背景易感模型
在AAV-hACE2转导后，IFNAR KO小鼠肺内病毒滴度较野生型小鼠显著且大幅升高，NOD2或TLR7缺失则未显著影响病毒载量。
出现典型新冠病理损伤
在AAV-hACE2/IFNAR KO小鼠中，感染后2天即可在气管和肺组织中检测到N蛋白；感染小鼠出现气管上皮脱落、肺泡壁增厚、支气管周围及血管周围单核炎性细胞浸润等病变，且病理评分随感染时间延长而加重。7天时虽病毒已被清除，但肺部病变最为显著，提示免疫介导的病理损伤可持续存在。
AAV-hACE2/IFNAR KO小鼠易感SARS-CoV-2 （Myeon-Sik Yang, et al., Molecular Therapy, 2022）
SARS-CoV-2在AAV-hACE2/IFNAR KO小鼠的气管和肺部造成多处病变 （Myeon-Sik Yang, et al., Molecular Therapy, 2022）
和元助力
和元生物深耕呼吸系统领域AAV技术服务，具有完备的呼吸系统靶向性AAV产品，包括但不限于王牌血清型AAV-LungM3（ATⅡ亲嗜性）、AAV-LungX（肺内皮亲嗜性）、AAV-GC09（鼻黏膜亲嗜性）以及最常用的AAV6.2ff、AAV6、AAV9等。和元能够提供AAV-hACE2，以实现在小鼠、叙利亚仓鼠等不同模式动物中灵活高效地构建新冠易感模型；此外和元还提供新冠假病毒产品，全方位助力疾病机制研究与新药研发。
参考文献
[1] McCray PB Jr, Pewe L, Wohlford-Lenane C, et al. Lethal infection of K18-hACE2 mice infected with severe acute respiratory syndrome coronavirus. J Virol. 2007;81(2):813-821.
[2] Jiang RD, Liu MQ, Chen Y, et al. Pathogenesis of SARS-CoV-2 in Transgenic Mice Expressing Human Angiotensin-Converting Enzyme 2. Cell. 2020;182(1):50-58.e8.
[3] Israelow B, Song E, Mao T, et al. Mouse model of SARS-CoV-2 reveals inflammatory role of type I interferon signaling. J Exp Med. 2020;217(12):e20201241.
[4] Yang MS, Park MJ, Lee J, et al. Non-invasive administration of AAV to target lung parenchymal cells and develop SARS-CoV-2-susceptible mice. Mol Ther. 2022;30(5):1994-2004.
