Щелкнули мышью: грызуны ускорят создание лекарств от COVID-19

Российские ученые вывели особых лабораторных мышей, благодаря которым ускорится разработка вакцин и лекарств от коронавируса. От обычных грызунов их отличает способность легко заражаться COVID-19. До последнего времени именно «стойкость» мышей перед коронавирусом вынуждала в ходе опытов использовать других животных. Это затягивало исследования и делало их более дорогими. В научном центре «Вектор» Роспотребнадзора уже провели первые тесты с выведенными грызунами, изучили воздействие инфекции на пораженные клетки легких, сердца, кишечника и головного мозга.

Убрать заслонку

Ученые Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ БелГУ) и научного центра «Вектор» Роспотребнадзора вывели грызунов, благодаря которым ускорится изучение коронавируса, разработка вакцин и лекарств против COVID-19. Дело в том, что для этих целей нужны лабораторные животные, которых можно легко заразить SARS-Cov-2. Однако обычные мыши весьма стойки к коронавирусу — заразить их можно только при очень большой дозе инфекционной нагрузки. Причина — отсутствие в организме грызунов рецептора hACE2, через который вирус проникает в клетку человека.

— Этот белок присутствует в тканях легких, кишечника, сердца, почек, других органов человека, именно он является «вратами» входа коронавируса в клетку. У мышей есть похожий фермент, mACE2, но через него коронавирус проникает в клетку с огромным трудом, — пояснил директор объединенного центра генетических технологий НИУ БелГУ Алексей Дейкин.

Поэтому в качестве лабораторных животных приходится использовать сирийских хомячков, хорьков и обезьян — у них этот рецептор похож на человеческий. Проблема в том, что это не типичные для научных исследований животные, они намного дороже и их сложно содержать. Для них нет, как для мышей, огромного количества уже готовых генетических линий и понятных стандартов исследований. Кроме того, хомячки и обезьяны генетически разнообразны, в отличие от абсолютно одинаковых в рамках одной линии (буквально как однояйцевые близнецы) мышей. Поэтому для проведения испытаний, например, на хомячках, нужно больше животных для достоверности полученных данных.

Российские ученые вывели мышей, которым по сути «привита» способность легко заражаться коронавирусом. Причем эта способность «включается» лишь в тот момент, когда это нужно исследователям.

— Сама по себе возможность заболеть коронавирусом передается мышам с помощью введения в их организм гена hACE2 человека, — пояснил Алексей Дейкин.

Однако, решив одну проблему, ученые столкнулись с другой: способные переносить коронавирус подопытные животные потенциально опасны. Большинство лабораторий не имеет достаточных условий для содержания зараженных патогеном грызунов. Поэтому увеличивается риск быстрого возникновения новых очагов инфекции. Но и здесь был найден выход.

— Было принято решение вывести мышей, у которых способность заражаться SARS-CoV-2 включается только при необходимости, — рассказал Алексей Дейкин. — Работа гена, ответственного за экспрессию hACE2, у мышей от рождения заблокирована — они безопасны для окружающих. В их ген встроен особый «блокиратор», который препятствует экспрессии hACE2. Чтобы снять блок, мышей достаточно обработать препаратом тамоксифен. После этого «заслонка» в гене удаляется, и мыши становятся способными заражаться коронавирусом.

До начала экспериментов мыши содержатся и размножаются в обычной лаборатории. Люди могут контактировать с ними, не передавая вирус. Когда из грызунов формируется экспериментальная группа, они переезжают в специализированную вирусологическую лабораторию. Там реализована особая защитная зона для работы с опасными патогенами. После окончания исследований все образцы особым образом утилизируются во избежание утечки инфекции.

Успешное заражение

Выведенные мыши были переданы в научный центр «Вектор» Роспотребнадзора. Там их успешно заразили SARS-CoV-2. Эксперимент показал, что заражение мышей вирусом приводило к поражению клеток легких, сердца, кишечника и головного мозга.

Как рассказал Алексей Дейкин, ученые смогли воспроизвести в лаборатории и тяжелую и легкую формы COVID-19. Перенесшие инфекцию в легкой форме мыши выживали, при этом ученые могли не только наблюдать последствия, оставленные вирусом в организме, но и функционирование некоторых органов на фоне полученных осложнений.

— Такие мыши станут удобным объектом для исследований, — считает заведующий лабораторией НИИ физико-химической биологии МГУ Роман Зиновкин. — Их можно изучить на всех уровнях и этапах заражения COVID-19. Имея такую модель, можно хорошо предсказать действие вакцины или препарата от коронавируса. Наличие «отечественных» мышей позволит избежать закупки огромного объема животных из-за рубежа. Ведь мышей на экспорт продают с условием того, что размножать их нельзя. На выведенных в России животных такой запрет распространяться не будет.

Более того, как сообщили в Центре «Вектор», исследования показали, что вариант «Омикрон» обладает повышенной способностью связываться с мышиным ACE2, что сопоставимо с аналогичным параметром для сирийских хомячков при интраназальном способе заражения. Поиск новых генетических вариантов способных инфицировать более широкий круг хозяев позволяет заблаговременно оценить их эпидемиологический потенциал и принять адекватные противоэпидемические мероприятия.

— Небольшой недостаток использования таких мышей заключается в том, что их иммунная система работает как у новорожденных, — отметил Роман Зиновкин. — Ведь мыши выращены в лабораторных условиях, ни они, ни их «предки» не контактировали в реальных условиях с патогенами. Впрочем, с этим ограничением знакомы все ученые мира.

В Роспотребнадзоре считают, что наличие таких мышей значительно ускорит создание препаратов и вакцин от COVID-19. Сейчас ведется работа по передаче грызунов в ведущие мировые исследовательские центры.