Despre șoareci și oameni… Nu, nu este vorba despre nuvela realistă a scriitorului american John Steinbeck, ci despre știință. Șoareci umanizați, generați pe terenuri imunologice diferite, îi ajută deja pe oamenii de știință să surprindă o imagine mai clară a modului în care SARS-CoV-2, coronavirusul care a dat planeta peste cap la începutul deceniului, îi afectează pe cei infectați. De ce șoareci și nu alte animale? Cât de mult semănăm cu acești șoareci? Veți vedea…
Oamenii de știință de la Institutul de Imunologie La Jolla, din California, SUA, au dezvoltat recent șase linii de șoareci umanizați care pot servi drept modele valoroase pentru studierea cazurilor umane de COVID-19.
Potrivit noului lor studiu publicat de eBioMedicine, aceste modele de șoareci sunt importante pentru cercetarea COVID-19, deoarece celulele lor au fost modificate genetic pentru a include două molecule umane importante care sunt implicate în infecția cu SARS-CoV-2 a celulelor umane. Acești șoareci umanizați au fost generați pe două terenuri imunologice diferite. Noile modele de șoareci pot ajuta la clarificarea modului în care SARS-CoV-2 se mișcă prin corp și a faptului că oameni diferiți experimentează simptome de COVID-19 extrem de diferite.
„Cu aceste modele de șoarece, putem modela setările de infecție cu SARS-CoV-2 relevante din punct de vedere epidemiologic și putem studia toate țesuturile relevante (nu doar sângele) la diferite momente după infecție și/sau vaccinare”, spune prof. dr. Sujan Shresta, care a condus cercetarea.
Deja, aceste noi modele de șoareci i-au ajutat pe oamenii de știință să surprindă o imagine mai clară a modului în care SARS-CoV-2 îi afectează pe cei infectați.
Instrument critic pentru înțelegerea infecției cu SARS-CoV-2
Laboratorul profesorului Sujan Shresta este cunoscut pentru producerea de modele de șoarece destinați programelor care studiază răspunsurile imune la boli infecțioase, cum ar fi virusul Dengue și virusul Zika. În 2021, laboratorul a colaborat cu Synbal, Inc., o companie de biotehnologie preclinică cu sediul în San Diego, California, pentru a dezvolta modele de șoareci umanizați multigene pentru cercetarea COVID-19.
Shresta a produs șoareci care exprimă fie ACE2 uman, TMPRSS2 uman, fie ambele molecule în mediile genetice ale șoarecilor C57BL/6 și BALB/c. „Imunologii au descoperit că aceste două medii genetice la șoareci provoacă răspunsuri imune diferite”, spune dr. Shresta.
După cum explică prof. Shresta, flexibilitatea de a include genele pentru una sau ambele dintre aceste molecule în două medii genetice diferite de șoarece oferă oamenilor de știință oportunitatea de a investiga două domenii cheie. În primul rând, ei pot examina modul în care fiecare dintre aceste molecule contribuie la infectarea cu diferite variante SARS-CoV-2. În al doilea rând, pot studia modul în care fundalul genetic al gazdei ar putea influența progresia bolii și răspunsul imun în urma infecției cu diferite variante.
Zoom pe țesuturile infectate și rezultate promițătoare
Cercetătorii au analizat apoi mai atent modul în care aceste modele au răspuns la infecția reală cu SARS-CoV-2. Patologii au examinat mostrele de țesut prelevate din diferitele tulpini de șoarece expuse la SARS-CoV-2, iar analizele au arătat semne de infecție cu SARS-CoV-2 în plămânii șoarecilor, care sunt, de asemenea, țesutul cel mai vulnerabil la infecția cu SARS-CoV-2 la oameni. Medicii au putut vedea, de asemenea, celulele imune de șoarece răspunzând la infecție într-un mod care reflectă răspunsul imun uman.
Prin caracterizarea acestor răspunsuri în noile modele de șoarece, cercetătorii au stabilit o bază pentru înțelegerea eterogenității imune – sau a unei game largi de răspunsuri imune – a bolii induse de SARS-CoV-2. „Nu există un model animal perfect, dar scopul nostru este întotdeauna să facem un model animal care să recapituleze cât mai mult posibil boala umană și răspunsul imun”, spune dr. Shresta.
Noile modele de șoareci umanizați se pot dovedi valoroase pentru studierea răspunsurilor la variantele emergente de SARS-CoV-2 și viitoarele coronavirusuri cu potențial pandemic. „Nu numai că aceste modele sunt utile pentru studiile actuale despre COVID-19, dar dacă ar trebui să existe o altă pandemie de coronavirus – cu un virus care utilizează același receptor ACE2 și/sau moleculă TMPRSS2 pentru intrarea virală în celulele umane – atunci aceste linii de șoarece pe două medii genetice diferite va fi gata”, anunță prof. Shresta.
Noile modele de șoareci umanizați se pot dovedi valoroase pentru studierea răspunsurilor la variantele emergente de SARS-CoV-2 și viitoarele coronavirusuri cu potențial pandemic.
CÂT DE MULT SEMĂNĂM CU ȘOARECII?
Pentru dezvoltarea unui nou medicament, acesta trebuie să fie testat într-o serie de studii clinice la om, în care se evaluează siguranța și toleranța. Șoarecii au fost folosiți cu succes pentru a valida scopurile medicamentelor, eficacitatea și doza sigură pentru om. În același timp, șoarecii se pot folosi pentru dezvoltarea rapidă de tratamente pentru boli foarte rare, unde numărul redus de pacienți împiedică crearea de studii clinice. Începând cu 1998, Uniunea Europeană a investit miliarde de euro în sute de proiecte de cercetare din domeniul sănătății umane care implică modele de șoareci.
Ce fel de șoareci sunt utilizați pentru experimente?
Ceea ce face șoarecele atât de special este similaritatea genomului său cu genomul uman (99% din genele umane se găsesc la șoareci). Deși există specii (cum ar fi câinii, porcii sau primatele) care sunt chiar mai strâns legate de noi decât șoarecii, lucrul cu aceste animale mari este costisitor și ridică probleme de natură etică. Datorită dimensiunilor lor reduse și timpului scurt de generare și reproducere, păstrarea șoarecilor este relativ simplă și necostisitoare. În plus, deoarece aceștia sunt utilizați pe scară largă în cercetare de zeci de ani, cercetătorii înțeleg mai bine biologia și genetica șoarecilor și au dezvoltat, pentru a-i studia, un număr mare de instrumente și tehnici care nu sunt disponibile pentru mamifere mari. În ultimii ani, în cercetare și în studiile preclinice s-a înregistrat o creștere uriașă a numărului de șoareci modificați genetic.
De ce se practică modificarea genetică a șoarecilor?
Unele dintre aceste modele de șoarece pot imita o gamă largă de boli umane și probleme de sănătate, cum ar fi cancerul și diabetul. Este singurul model la care este posibil să generezi un organism în care o anumită genă a șoarecelui a fost înlocuită cu gena umană asemănătoare. Acest șoarece umanizat va produce și va trăi cu versiunea umană a proteinei. Pot fi creați șoareci umanizați având o versiune mutant a unei gene umane, cunoscute a fi asociată cu o boală specifică. Un astfel de model poate fi folosit pentru a testa eficacitatea posibilă a unui medicament.
Zeci de ani de cercetări au dovedit că utilizarea modelelor de șoareci a dus la descoperiri care salvează milioane de oameni, dar și la eșecuri lamentabile care au costat industria farmaceutică sume astronomice, pentru că șoarecii nu sunt întotdeauna modele preclinice fiabile pentru bolile umane. Pe de altă parte, în ultimii ani, drepturile șoarecilor de laborator preocupă din ce în ce mai mult societatea civilă, mediul academic și legiuitorii din întreaga lume.
