El modelo de ratón COVID-19 acelerará la búsqueda de medicamentos y vacunas
Brett Case, PhD, esteriliza su traje con spray desinfectante antes de trabajar con el virus que causa el COVID-19. Case y sus colegas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han desarrollado un modelo de ratón de COVID-19 que se espera que acelere la búsqueda de medicamentos y vacunas para la enfermedad potencialmente mortal. Crédito: Matt Miller
El esfuerzo global para desarrollar rápidamente medicamentos y vacunas para el COVID-19 se ha visto obstaculizado por un número limitado de ratones de laboratorio que son susceptibles a la infección por SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. Ahora, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis informan que han desarrollado un modelo de ratón de COVID-19 que replica la enfermedad en las personas. Además, otros científicos podrían adoptar fácilmente el mismo enfoque para acelerar drásticamente las pruebas de tratamientos y preventivos experimentales de COVID-19.
El modelo de ratón se describe en un artículo publicado en línea el 10 de junio en la revista Cell. Además de las pruebas de medicamentos y vacunas, los científicos pueden usar el modelo con ratones criados para desarrollar condiciones de salud como obesidad, diabetes o enfermedad pulmonar crónica para investigar por qué algunas personas desarrollan casos de COVID-19 potencialmente mortales mientras que otras se recuperan por sí solas.
«Ha habido un gran impulso para desarrollar vacunas y terapias lo más rápido posible, y dado que los modelos animales han sido limitados, estos medicamentos y vacunas en investigación se han puesto directamente en humanos, y muchos de ellos no han funcionó», dijo el investigador principal Michael S. Diamond, MD, Ph.D., profesor de medicina Herbert S. Gasser y experto en infecciones virales. «Los ratones son útiles porque se puede estudiar una gran cantidad de ellos y observar el curso de la enfermedad y la respuesta inmunitaria de una manera que es difícil de hacer en las personas. Sería más rentable, eficiente y seguro para las personas si podría obtener más información sobre cómo funcionan estos medicamentos y vacunas potenciales y qué tan efectivos son antes de pasar a estudios más desafiantes en primates no humanos y, en última instancia, en humanos».
Los ratones no se infectan naturalmente con el virus que causa el COVID-19. Para infectar a las personas, el virus se adhiere a una proteína llamada enzima convertidora de angiotensina-2 (ACE2) en la superficie de las células del tracto respiratorio. Pero la proteína ACE2 humana es diferente de la proteína ACE2 de ratón, y el virus no puede adherirse a la versión de ratón.
El virus que causó la epidemia de SARS en 2003 está estrechamente relacionado con el que causa el COVID -19, y el virus del SARS también infecta las células al adherirse a la proteína ACE2 humana. Durante la epidemia de SARS, los investigadores crearon una cepa de ratones modificados genéticamente con la proteína ACE2 humana para poder estudiar el SARS. Sin embargo, después de que terminó la epidemia, el interés en el SARS disminuyó y las colonias de ratones se cerraron. La aparición de COVID-19 a principios de este año desencadenó una carrera frenética para comenzar a criar ratones nuevamente, pero incluso ahora no hay suficientes ratones para todos los investigadores que quieren estudiar la enfermedad y probar posibles vacunas y terapias.
Diamond, que previamente había liderado un esfuerzo para desarrollar un modelo de ratón de infección por Zika, se dio cuenta de que necesitaban una forma más rápida de obtener ratones que pudieran usarse para estudios de COVID-19. Diamond y colegas, incluidos los coautores Ahmed Hassan, DVM, Ph.D., y Brett Case, Ph.D., ambos investigadores postdoctorales, y Emma Winkler, MD/Ph.D. El estudiante graduado, así como varios otros miembros clave del equipo COVID-19 del laboratorio de Diamond, decidieron introducir la proteína ACE2 humana en ratones temporalmente. Para lograr esto, insertaron el gen de ACE2 humano en un virus respiratorio leve conocido como adenovirus. También eliminaron los genes que el adenovirus necesita para replicarse, por lo que el virus podría infectar las células una vez pero no multiplicarse. Luego, los investigadores infectaron ratones con el adenovirus modificado. Los animales produjeron ACE2 humano en sus vías respiratorias durante unos días, lo que los hizo vulnerables a la infección con el virus que causa el COVID-19.
Para ver si los ratones desarrollan una enfermedad similar a la de las personas, el Los investigadores infectaron ratones con el adenovirus modificado y luego, cinco días después, les administraron el virus COVID-19 a través de la nariz. El virus se propagó rápidamente a lo largo del tracto respiratorio y especialmente a los pulmones, donde se replicó en grandes cantidades y causó neumonía con una inflamación marcada, al igual que en las personas. Los investigadores también encontraron niveles más bajos de virus en el corazón, el bazo y el cerebro, todos los órganos que pueden ser objetivos del virus en las personas. Los ratones perdieron entre un 10 % y un 25 % de su peso corporal durante la enfermedad, pero finalmente se recuperaron.
«Los ratones desarrollan una enfermedad pulmonar similar a la que vemos en los humanos», dijo Diamond, quien también es profesor de microbiología molecular, y de patología e inmunología. «Se enferman bastante por un tiempo, pero eventualmente se recuperan, como la gran mayoría de las personas que contraen COVID-19. Puede usar esta técnica con casi cualquier cepa de ratón de laboratorio para hacerlos susceptibles al SARS-CoV-2 y luego hacer lo que sea tipo de estudio que desea: probar vacunas o medicamentos, estudiar la respuesta inmunitaria y muchas otras cosas relacionadas con la forma en que el virus causa la enfermedad».
El modelo también se puede usar para comprender mejor los factores que ponen a algunos personas en riesgo de enfermedad grave por COVID-19. La edad avanzada, el sexo masculino y afecciones como la obesidad, la diabetes y las enfermedades cardíacas, renales o pulmonares aumentan el riesgo de COVID-19 grave por razones que no se comprenden completamente.
«Sería fácil estudiar, por ejemplo, ratones viejos u obesos y ver cómo responden a la infección», dijo Diamond. «Esperaría que les fuera mucho peor, pero la verdadera pregunta es por qué. ¿Tienen más virus en las primeras etapas? ¿Su condición debilita la respuesta inmune o tal vez exacerba una respuesta inflamatoria perjudicial? Con este modelo, podemos comenzar a observar algunos de esos factores que son muy difíciles de estudiar en las personas».
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Es más probable que los fumadores expresen la proteína ACE2 que el SARS-COV-2 usa para ingresar a las células humanas Más información: Ahmed O. Hassan et al, A SARS-CoV-2 modelo de infección en ratones demuestra protección mediante anticuerpos neutralizantes, Cell (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.06.011 Información de la revista: Cell
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington Cita: el modelo de ratón COVID-19 acelerará la búsqueda para medicamentos, vacunas (2020, 10 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-covid-mouse-drugs-vaccines.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.