Cientistas do Instituto La Jolla de Imunologia (LJI) desenvolveram seis linhagens de camundongos humanizados que podem servir como modelos valiosos para o estudo de casos humanos de COVID-19.
De acordo com seu novo estudo em eBioMedicinaesses modelos de camundongos são importantes para a pesquisa da COVID-19 porque suas células foram projetadas para incluir duas moléculas humanas importantes que estão envolvidas na infecção de células humanas por SARS-CoV-2 – e esses camundongos humanizados foram gerados em duas origens imunológicas diferentes. Os novos modelos podem ajudar a esclarecer como o SARS-CoV-2 se move pelo corpo e por que diferentes pessoas apresentam sintomas de COVID-19 totalmente diferentes.
“Com esses modelos de camundongos, podemos modelar configurações de infecção e vacinação por SARS-CoV-2 epidemiologicamente relevantes, e podemos estudar todos os tecidos relevantes (não apenas o sangue) em diferentes momentos após a infecção e/ou vacinação”, diz o professor Sujan da LJI. Shresta, Ph.D., que co-liderou a pesquisa com o Diretor do Núcleo de Histopatologia do LJI Kenneth Kim, Dipl. ACVP, e o falecido Kurt Jarnagin, Ph.D., da Synbal, Inc.
Estes novos modelos de ratos já ajudaram os cientistas a obter uma imagem mais clara de como o SARS-CoV-2 afecta os seres humanos. Eles também estão disponíveis para a comunidade de pesquisa mais ampla da COVID-19.
“Este trabalho faz parte da missão da LJI de contribuir para a preparação para pandemias em todo o mundo”, diz Shresta.
Modelos de ratos são uma ferramenta crítica para compreender a infecção
O laboratório de Shresta é conhecido por produzir modelos de camundongos para estudar respostas imunológicas a doenças infecciosas como o vírus da dengue e o vírus Zika. Em 2021, seu laboratório fez parceria com a Synbal, Inc., uma empresa de biotecnologia pré-clínica com sede em San Diego, CA, para desenvolver modelos de camundongos humanizados e multigênicos para a pesquisa do COVID-19. O projeto também foi apoiado pelo CEO da Synbal e membro do conselho da LJI, David R. Webb, Ph.D.
Shresta e Jarnagin colaboraram para produzir camundongos que expressam ACE2 humano, TMPRSS2 humano ou ambas as moléculas nas origens genéticas de camundongos C57BL/6 e BALB/c. “Os imunologistas descobriram que essas duas origens genéticas em camundongos provocam respostas imunológicas diferentes”, diz Shresta.
Como explica Shresta, ter a flexibilidade de incluir os genes de uma ou de ambas as moléculas em duas origens genéticas diferentes de camundongos dá aos cientistas a oportunidade de investigar duas áreas principais. Primeiro, eles podem examinar como cada uma dessas moléculas contribui para a infecção por diferentes variantes do SARS-CoV-2. Em segundo lugar, eles podem estudar como o histórico genético do hospedeiro pode influenciar a progressão da doença e a resposta imunológica após a infecção por diferentes variantes.
Zoom em tecidos infectados
Os pesquisadores então examinaram mais de perto como esses modelos responderam à infecção real por SARS-CoV-2. Shailendra Verma, Ph.D., bolsista de pós-doutorado da LJI, trabalhou na instalação de alta contenção (BSL-3) da LJI para coletar amostras de tecido de várias cepas de camundongos expostas ao SARS-CoV-2.
“Este trabalho não teria sido possível se não tivéssemos uma instalação BSL-3 na LJI”, diz Shresta, que trabalhou em estreita colaboração com o Departamento de Saúde e Segurança Ambiental da LJI para conduzir vários estudos de ponta na instalação.
Em seguida, Kim, um patologista credenciado, examinou as amostras de tecido e as comparou com achados patológicos de humanos com COVID-19.
A análise de Kim mostrou sinais de infecção por SARS-CoV-2 nos pulmões, que também são o tecido mais vulnerável à infecção por SARS-CoV-2 em humanos. Kim também pôde ver células imunológicas de camundongos respondendo à infecção de uma forma que refletia a resposta imunológica humana.
Ao caracterizar estas respostas nos novos modelos de ratos, os investigadores estabeleceram uma base para a compreensão da heterogeneidade imunitária – ou ampla gama de respostas imunitárias – da doença induzida pelo SARS-CoV-2.
“Não existe um modelo animal perfeito, mas nosso objetivo é sempre fazer um modelo animal que recapitule tanto quanto possível a doença humana e a resposta imunológica”, diz Shresta.
Os novos modelos de ratos podem ser valiosos para estudar as respostas às variantes emergentes do SARS-CoV-2 e aos futuros coronavírus com potencial pandémico.
“Esses modelos não são apenas úteis para os estudos atuais sobre o COVID-19, mas se houver outra pandemia de coronavírus – com um vírus que utiliza o mesmo receptor ACE2 e/ou molécula TMPRSS2 para entrada viral nas células humanas – então essas linhagens de camundongos em duas origens genéticas diferentes estarão prontos”, diz Kim.
Autores adicionais do estudo, “Influência do viés imunológico Th1 versus Th2 na dinâmica viral, patológica e imunológica em camundongos knock-in ACE2 humanos infectados pela variante SARS-CoV-2”, incluem Erin Maule, Paolla BA Pinto, Chris Conner, Kristen Valentine, Dale O Cowley, Robyn Miller, Annie Elong Ngono, Linda Tran, Krithik Varghese, Rúbens Prince dos Santos Alves, Kathryn M. Hastie e Erica Ollmann Saphire.
Este estudo foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (concessão U19 AI142790-02S1 e R44 AI157900), pela Fundação GHR, pela Fundação de Caridade Arvin Gottlieb, pela família Overton e pela Bolsa de Reentrada na Carreira da Associação Americana de Imunologistas (FASB).
