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王韬:助力新型冠状病毒肺炎疫苗研究的“替身”-人源化ACE2小鼠

2020年02月18日 浏览量: 评论(0) 来源:中国实验动物信息网 作者:中国实验动物信息网 责任编辑:admin
摘要:自新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,各级科研单位争分夺秒开展冠病疫苗和新药研发,疫苗和新药研发都离不开精准的动物模型来验证科学性、安全性,而多家研究机构急需人源化ACE2小鼠用于新冠疫苗攻关,请您介绍一下人源化ACE2小鼠急需的原因?人源化ACE2小鼠有什么秘密?

中国实验动物信息网:非常感谢您接受中国实验动物信息网的专访。自新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,各级科研单位争分夺秒开展冠病疫苗和新药研发,疫苗和新药研发都离不开精准的动物模型来验证科学性、安全性,而多家研究机构急需人源化ACE2小鼠用于新冠疫苗攻关,请您介绍一下人源化ACE2小鼠急需的原因?人源化ACE2小鼠有什么秘密?

王韬博士:

新型冠状病毒之所以能够感染人体,是因为其表面刺突糖蛋白能够特异性结合到人类细胞表面ACE2的受体,从而进入细胞体内进行不断的复制感染更多的细胞引起体内的免疫反应。而ACE2在呼吸系统中主要在粘膜上皮细胞与肺上皮细胞中高表达,所以新冠病毒通过呼吸道主要感染以上两种细胞。

一般情况下,源生于蝙蝠体内的冠状病毒表面的刺突糖蛋白无法与人类的ACE2受体接触,但是在病毒变异的过程中,病毒偶尔得到的感染人体细胞的能力,同样地,因为人类细胞的ACE2与小鼠细胞的ACE2序列存在差异,所以感染人类的新冠病毒不一定能感染小鼠,所以在野生型小鼠的基础上不适合进行病毒研究以及疫苗攻关。

但是抗击病毒疫情是刻不容缓的,你无法想象在这么迫切的时间内,大批量使用性成熟时间2年以上非人灵长类开展研究工作。病毒防控和疫苗开发临床前的实验还是要着眼于小鼠这类个体小、成熟周期短的实验动物。

而人源化ACE2小鼠可以很好地解决这一难题。人源化ACE2小鼠是通过基因编辑手段,在小鼠中插入人源ACE2基因,使小鼠细胞能够产生人源ACE2的受体,给新冠病毒打开感染的小鼠细胞的感染通道,从而模拟人体感染新冠病毒的情况用于病毒研究和疫苗开发。

中国实验动物信息网:据悉,当前人源化ACE2小鼠特别紧缺,业内各研发单位紧急应对,目前集萃药康采取了什么措施推进ACE2小鼠模型的研发与供应?目前研究进展如何?

王韬博士:

集萃药康作为国家遗传工程小鼠资源库建设单位,我们已经为国内医院以及科研单位服务十七年,而我一个们也是非常富有活力的科技型企业,是全球拥有小鼠品系资源第二多的独立单位。为了加快小鼠模型研发支撑科研攻关,针对人源化ACE2小鼠的供应,我们采取了两个措施:

第一、紧急联系现有人源化小鼠的科学家引入此品系小鼠。疫情发生之后,我们分别联系上了美国爱荷华大学的Stanley Perlman教授和北卡大学的Ralph Baric教授,他们分别都做过这个品系的转基因小鼠,而且他们很乐意分享他们这个品系的小鼠给中国科学家,非常幸运的是,Ralph Baric教授的合作伙伴,也是这次新冠病毒一线的研究专家,武汉病毒所的石正丽教授之前曾经在集萃药康对这个品系的小鼠进行冷冻保种,而她也愿意将珍贵的研究资源与各方共享,所以我们立刻进行了对该品系小鼠进行了复苏,收集有需要的研究人员,并且免费为他们提供这个品系的小鼠,目前预计3月份可以提供第一批小鼠。

第二、加速自主产权ACE2人源化基因敲入小鼠项目的推进。ACE2人源化基因敲入小鼠项目我们在2019年已经立项开发了,由于这次新冠病毒疫情,我们第一时间将ACE2人源化小鼠的优先级提到最高,我们预估自主产权的人源化ACE2小鼠7月份就能够上线。

中国实验动物信息网:人源化ACE2小鼠曾在“SARS”时期用于冠状病毒疫苗研究发挥了哪些作用?应用效果如何?对助力疫苗、药物研究的贡献?

王韬博士:

SARS疫情于2002年11月在广东出现的,一共持续了约8个月时间,2003年6月份之后,由于政府的隔离措施和夏季温度增高,病毒存活环境变差的情况,非典病毒便消失了。除了保存在实验室之外,非典病毒就没有发生过疫情。而为了研究SARS病毒的机理以及其他结合ACE2受体的病毒,Ralph Baric教授与Stanley Perlman教授分别设计了人源化ACE2小鼠,并且对于其功能性做出了分析,证明人源化ACE2小鼠是可以用于感染SARS病毒,并且与人类感染情况相似,得出此品系能够用于研究结合人类ACE2受体的病毒研究。据我了解针对SARS病毒我国的确开发出一批疫苗,但是由于非典在17年间再也没有出现过,所以也无法进一步做临床的研究与验证。目前我们不清楚新型冠状病毒是否会和SARS一样消失,但是作为公共卫生的防范和疫情的防控,人源化ACE2小鼠对新冠病毒机理研究、疫苗与药物研究会有至关重要的作用,作为疫苗和药物研究的“替身”,我们能够通过人源化小鼠进行不同药物的筛选,提高临床前药物验证的有效性,从而大大提高临床实验的成功率。

中国实验动物信息网:当前人源化ACE2小鼠研发工作急需解决哪些关键问题,从而为应对新型冠状病毒疫苗和药物研究提供支撑作用?

王韬博士:

ACE2在胃肠道、心脏、肾脏、肺、睾丸和大脑中表达,蛋白大小约120KD,作为一个好的小鼠模型,我们尽可能在不影响小鼠生理情况下最大限度让人源化ACE2的表达与小鼠自身ACE2在生理状态下的表达情况相同。

爱荷华大学的Stanley Perlman团队,构建了由人类细胞角蛋白18(Cytokeratin 18,K18)启动子调控的人源基因ACE2表达的转基因小鼠;而北卡大学的Ralph Baric教授团队使用肺纤毛上皮细胞启动子HFH4启动人源ACE2基因的转基因小鼠,但在脑、肝、肾和胃肠道中也检测到不同程度的表达。所以理论上来说,这两个小鼠并不能够完全模拟生理状况下的ACE2表达水平,而且这两个鼠都会产生自发性脑膜炎,从而减短小鼠的生存周期。

而我们构建的策略是将人源ACE2的序列插入小鼠内源ACE2基因的ATG位置,使人源ACE2能够在内源ACE2调控信号的调控下进行表达,简单来说就是小鼠体内人源化ACE2的表达情况是和其鼠源ACE2表达情况是一致的,能够最大化模拟内源性ACE2的表达情况。在这种情况之下,我们自主研发的人源化ACE2小鼠能够最大限度的模拟人体感染新冠病毒的情况,为药物和疫苗研发提供最坚实的动物模型基础。

 

专家介绍:

王韬博士 博士生导师

江苏集萃药康生物科技有限公司广东子公司(广东药康生物科技有限公司)总经理、西澳大学博士生导师。2008年获广州大学电子信息工程学学士、2014年获西澳大学生物医学工程博士。曾任西澳大学医学院骨科研究所研究员、澳大利亚上市公司Orthocell Limited(股票代码ASX:OCC)特聘科学家,南京大学南京生物医药研究院特聘科学家。

王韬博士具有丰富的产品研发、临床转化及商业化经验,在西澳大学工作期间,由于其特殊的工科背景,他被澳大利亚上市公司Orthocell Limited聘请作为顾问,参与了Orthocell自主研发的CelGro®(猪源性一型胶原)从产品开发、体外及动物实验有效性验证、临床研究以及欧洲CE认证的全部过程。目前该产品已经在欧洲与澳大利亚全面商品化,同时正在申请美国FDA认证。在Orthocell担任顾问期间,王韬博士同时参与了Orthocell自主研发的Ortho-ATI(自体肌腱细胞注射治疗)的动物实验有效性研究及临床有效性研究。目前Ortho-ATI也已经被澳大利亚TGA认证,其为对肌腱退行性病变的临床有效性被广泛认可,并且允许其在澳大利亚临床使用。2019年回国加入江苏集萃药康生物科技有限公司,并成为其控股子公司广东药康生物科技有限公司的总经理。 

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