广东科研人员创造性地利用基因敲入技术
羊城晚报全媒体记者 李钢
新冠肺炎疫情暴发，对于特效药物和疫苗的研发也随之紧锣密鼓地进行着。为了有效验证药物和疫苗的作用，首先要在动物身上做实验，因此，获得有效的动物模型就成为科技攻关的重要命题。广东科研人员努力之下，仅用35天就成功获得了表达人新冠病毒受体ACE2的人源化小鼠，为药物及疫苗的研发提供了保障。
急需动物模型支持
据介绍，虽然新冠肺炎疫情暴发之后，相关的药物、疫苗的研究已经开展，但是在没有动物模型的支撑下，相关的研究都是在细胞水平完成的。这就带来了一个问题：体外细胞模型很难模拟病毒感染机体的致病过程，也不能全面反映药物的代谢及病毒对多器官的影响，所以必须建立起动物模型。
新冠病毒是通过一种ACE2的酶（血管紧张素转化酶2）来感染人类的，小鼠也有这种酶，只是与人相比有较大的差异，导致小鼠对新冠病毒不易感。而且，要想获得足够多的易感小鼠，需要进行大量动物种群繁殖，在运气很好的情况下最快也需要5-6个月时间，对于急性新发传染病来说，就如远水救近火。
把180天缩短至35天
在广州再生医学与健康广东省实验室（生物岛实验室）与中国科学院广州生物医药与健康研究院（广州健康院）的联合攻关下，成功建立了人源化ACE2小鼠。
据了解，生物岛实验室创造性地利用基因敲入技术，用人的ACE2序列来替换小鼠的ACE2基因，成功实现快速地获得易感小鼠。如果采用常规的基因敲入人源化小鼠，需要半年时间才能取得第一代。而这次生物岛实验室与广州健康院的科研攻关团队利用四倍体胚胎发育与干细胞技术取得了重大的突破，一次性获得目标基因敲入小鼠而无需进行大规模的动物种群繁殖，大大节约了时间、人力和物力。该项目从1月31日提出方案开始，到3月6日人源化小鼠出生，仅用了35天，将获得特定小鼠模型的时间从最快的6个月大大缩短到5周。
通过这种时间上的大幅突破，ACE2人源化小鼠火速为新冠病毒感染机制、药物筛选和疫苗评价等研究领域提供了理想的动物模型。更难得的是，这个技术可以用同样快速的时间高效制备其他人源化小鼠模型，以备类似应急攻关的需要。
独有技术大幅提升效率
谈及技术上的先进性，生物岛实验室研究员吴光明认为一大特点就是速度快。“恰巧我所在的CCLA中心（细胞谱系中心）是做干细胞前沿基础研究的，经常考虑快速制备小鼠模型的问题。这次疫情发生之后，我们就提出了绕开繁育不足，直接用胚胎干细胞快速大量生产人源化小鼠的技术方案，这个方案如果成功，将大大缩短制备时间。”
据了解，广东科学家独有的四倍体补偿技术使得制作小鼠的效率可以达到30%到60%，大幅领先国际上报道的出生率，并且将胚胎干细胞技术和四倍体补偿技术相结合后，可以同样快速高效制备其他人源化小鼠模型。
吴光明认为，该小鼠是研究新冠病毒感染机制、药物筛选和疫苗开发等领域的理想动物模型，有助于解决当前缺乏有效的、规模化的新冠肺炎动物模型的困境，将大量生产供给抗“疫”科研工作的一线战场。
快速获得ACE2人源化小鼠
广州医科大学附属第一医院/呼吸疾病国家重点实验室赵金存教授团队，应用表达人新冠病毒受体ACE2腺病毒，经鼻腔滴注的方式将腺病毒转导至小鼠肺脏，获得肺脏表达人ACE2受体的小鼠，经新型冠状病毒感染后，小鼠肺脏中检测到高滴度病毒，小鼠出现肺脏淤血等肺炎临床和病理表现。
赵金存表示，这一次人源化小鼠模型的成功构建，有效缓解了我国新型冠状病毒研究中动物模型缺乏的问题，有利于我国抗病毒药物和保护性中和抗体、疫苗的应急体内验证。此外，该模型也可用于后期新型冠状病毒在体内免疫应答和致病机制的研究。
