Биоинженерный растворимый ACE2 для защиты мозга от инфекции SARS-CoV-2

В недавнем исследовании, опубликованном в биоRxiv* сервер препринтов, исследователи сравнили эффективность биоинженерного растворимого ангиотензинпревращающего фермента-2 (ACE-2) в отношении защиты мозга во время коронавирусной болезни 2019 (COVID-19).

Фон

В исследованиях отмечен потенциал белков ACE2 в нейтрализации коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) с использованием человеческих органоидов. Клеточная модель, предложенная в настоящем исследовании, экспрессировала человеческий ACE2, важный рецептор проникновения SARS-CoV-2 в клетки человека, и трансмембранную сериновую протеазу 2 (TMPRSS2), которая является протеазой, важной для интернализации комплекса SARS-CoV-2-ACE2. .

Модель k18-hACE2 оказалась смертельной при заражении диким типом (WT) SARS-CoV-2 и имитирует тяжелое заболевание легких, наблюдаемое у людей. Несмотря на то, что имеется достаточно доказательств значительного повреждения головного мозга, о котором сообщает модель, причина универсальной летальности пока неизвестна.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи изучили влияние ACE2 618-DDC-ABD, биоинженерного растворимого белка ACE2 с достаточной продолжительностью действия и сильным сродством к связыванию SARS-CoV-2.

У мыши k18-человеческого ACE2 (hACE2) команда сравнила влияние внутрибрюшинной (IP) и интраназальной (IN) доставки растворимого белка ACE2, называемого ACE2 618-DDC-ABD. В соответствии с протоколом исследования животных, у которых наблюдалась потеря массы тела более чем на 20% от их массы тела или у которых клиническая оценка равнялась трем или более баллам, подвергали эвтаназии.

Четыре из девяти здоровых мышей из группы IN-pre были подвергнуты эвтаназии на 5-й день для извлечения органов для сравнения с группой IP-pre, в то время как другие пять мышей, принадлежащих к группе IN-pre, дожили до 14-го дня, который был последним. день учебы. Напротив, выживших мышей в группе ИП-предварительно необходимо было подвергнуть эвтаназии на седьмой день из-за ухудшения клинических показателей и потери веса.

Команда использовала мышей k18-hACE2, которые полностью экспрессировали человеческий ACE2 и были чувствительны к инфекции SARS-CoV-2. Через пять-девять дней после заражения животные с такой вирусной нагрузкой всегда умирают. Исследователи изучили эффекты до и после лечения белком ACE2 618-DDC-ABD и сравнили эффекты интраназальной (IN) и внутрибрюшинной (IP) доставки с использованием различных методологий. В когортах до лечения ACE2 618-DDC-ABD вводили внутривенно или внутрибрюшинно мышам k18-hACE2 за час до заражения SARS-CoV-2, а затем через 24 и 48 часов в виде трех доз. Контрольным животным вводили бычий сывороточный альбумин (BSA) в фосфатно-солевом буфере (PBS), как внутрибрюшинно, так и внутрибрюшинно, в дозах и с интервалами, аналогичными мышам, получавшим ACE2 618-DDC-ABD после лечения.

Полученные результаты

Все инфицированные необработанные контрольные мыши должны были быть подвергнуты эвтаназии на пятый день, имели серьезную потерю массы тела и получили высокую клиническую оценку. У испытуемых мышей, которым вводили ACE2 618-DDC-ABD до и после вирусной инокуляции, выживаемость на 5-й день составила 90% в группе IN-pre и 40% в группе IP-pre. Выживаемость составила 0% среди необработанных инфицированных контролей на 5-й день. Кроме того, в группе IN-pre была минимальная потеря веса и лучшие клинические показатели. Напротив, в группе, получавшей предварительный IP, сообщалось о потере веса и плохой клинической оценке.

У мышей, которым вводили ACE2 618-DDC-ABD после вирусной инокуляции, показатель выживаемости составил 30% на 5-й день и 20% на 14-й день в группе IN+IP-post. Кроме того, в когорте IN-post выживаемость на 5-й день составила 20%, а на 14-й день — 10%. В группе IP-post показатель выживаемости на 5-й день составил 20%, а на 14-й день — 0%.

На пятый день выжило 0% необработанных и инфицированных мышей. У большинства мышей, которым вводили поствирусную прививку ACE2 618-DDC-ABD, наблюдалась значительная потеря веса и ухудшение клинического состояния, в то время как некоторые выздоравливали и выживали до 14-го дня.

В группе IN-pre антитела к головному мозгу не обнаруживались. С другой стороны, титры головного мозга были повышены у пяти из восьми мышей в когорте IP-pre, что было значительно больше, чем в группе IN-pre. Титры вируса в головном мозге мышей после лечения были немного и незначительно ниже, чем у инфицированных нелеченых животных. Однако титры мозга не обнаруживались на четырнадцатый день у немногих выживших в группах после лечения. Легочные титры SARS-CoV-2 животных, получавших ACE2 618-DDC-ABC.

Вывод

В целом, результаты исследования показали, что ACE2 618-DDC-ABD обеспечивает значительно лучшую выживаемость и защиту органов при внутрибрюшинном введении, чем внутрибрюшинно или после вирусной инокуляции, и что снижение титров головного мозга является важным предиктором выживания и защиты органов.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.