经过小鼠适应的SARS-CoV-2 Omicron BA.5病毒感染会在BALB/c小鼠中引发急性期后的肺纤维化

《Journal of Virology》：Mouse-adapted SARS-CoV-2 Omicron BA.5 infection induces post-acute lung fibrosis in BALB/c mice

长期新冠肺纤维化机制及单克隆抗体干预研究。该模型显示BA.5诱导严重急性肺损伤和亚急性纤维化，而BA.2无显著病变。COV2-3605和COV2-3678单抗有效预防疾病，中和抗体对异源变体应答减弱。该模型为研究病毒变异致病性及开发干预策略提供平台。

　　SARS-CoV-2，一种引发全球大流行的病毒，自2019年底出现以来，其变异速度和适应性引发了广泛关注。这种病毒不仅在人类中造成了严重的健康问题，还对现有的疫苗和中和抗体疗法提出了新的挑战。随着Omicron变种的出现，特别是BA.1、BA.5以及后续的XBB.1.5等亚变种，病毒的传播能力和致病性发生了显著变化。为了更好地理解这些变种对宿主的病理影响，科学家们开发了新的小鼠模型，以研究SARS-CoV-2感染后急性和慢性病变的机制，并评估可能的干预措施。

### 病毒的变异与致病性

SARS-CoV-2的基因组结构使其具有高度的可变性，尤其是在刺突蛋白（S蛋白）中。刺突蛋白在病毒附着于宿主细胞表面受体ACE2和进入细胞过程中起着关键作用。Omicron变种，特别是BA.5，通过在刺突蛋白的受体结合域（RBD）和受体结合基序（RBM）中引入多个氨基酸突变，显著增强了病毒对ACE2的结合能力，同时逃避免疫系统的中和作用。这些变化不仅影响了病毒的传播效率，还可能导致更严重的疾病表现。例如，BA.5感染在小鼠中表现出明显的急性肺损伤，包括肺部弥漫性损伤和体重显著下降，甚至导致死亡。然而，这种致病性在不同的小鼠模型中表现不一，表明病毒的致病性可能受到多种因素的影响，如宿主的年龄、性别以及感染剂量等。

### 小鼠模型的建立与应用

为了更系统地研究Omicron变种的致病机制，研究人员利用了BALB/c小鼠模型。他们通过逆转遗传技术，将BA.5和BA.2的刺突蛋白基因替换到原本基于原始病毒株的MA10病毒中，从而创建了两个新的病毒株：BA.5 MA和BA.2 MA。此外，为了便于检测病毒复制情况，他们还开发了带有纳米荧光素酶（nLuc）标记的病毒株，如BA.5 nLuc和BA.2 nLuc。这些模型为研究SARS-CoV-2在小鼠体内的复制、致病性以及免疫反应提供了有力工具。

在年轻小鼠（14至16周龄）中，BA.5 MA感染导致了显著的体重下降和肺部功能障碍，尤其是在高剂量感染的情况下。而低剂量感染虽然也引起了一定程度的体重减轻，但并未导致死亡。相比之下，BA.2 MA感染在年轻小鼠中并未引发明显的急性症状，但病毒在肺部和鼻甲处的复制水平与BA.5 MA相似。这表明刺突蛋白的差异可能对急性感染的严重程度有重要影响。

在老年小鼠（10至12月龄）中，BA.5 MA感染导致了更严重的体重下降和肺部损伤。尽管两组（高剂量和低剂量）在病毒复制水平上相似，但高剂量感染的小鼠几乎全部死亡，而低剂量感染的小鼠则表现出较轻的疾病症状。值得注意的是，即使在低剂量感染后，老年小鼠的肺部仍出现了纤维化病变和三级淋巴结构，这与人类中观察到的长期症状（即长期新冠，PASC）有相似之处。这些发现表明，刺突蛋白的变异不仅影响急性感染的严重程度，还可能与慢性肺部病变的形成密切相关。

### 中和抗体的保护作用

在研究中，科学家们评估了多种中和抗体对BA.5 MA感染的保护效果。他们发现，某些中和抗体（如COV2-3605和COV2-3678）在体外和体内均能有效中和BA.5病毒，显著减少了感染后的体重下降和死亡率。然而，这些抗体对早期病毒株（如D614G）和更近期的变种（如XBB.1.5）的中和能力较弱。这提示我们，针对特定变种的中和抗体可能在面对其他变种时效果有限，因此需要持续监测和开发新的中和抗体。

此外，研究还发现，这些中和抗体主要针对刺突蛋白的特定区域，如RBD和RBM。这一发现有助于理解免疫系统如何识别和应对不同变种的病毒，也为未来疫苗和治疗策略的设计提供了参考。例如，某些公共克隆型抗体（如由IGHV3-53基因编码的抗体）在面对多种变种时表现出较高的广谱中和能力，这可能是未来抗病毒治疗的一个重要方向。

### 长期感染的病理特征

在研究中，科学家们还关注了感染后的长期病理变化。对于BA.5 MA感染的老年小鼠，即使在低剂量情况下，也观察到了肺部纤维化和三级淋巴结构的形成。这些病变在感染后107天内仍然存在，表明长期感染可能导致持续的炎症和组织损伤。相比之下，BA.2 MA感染的老年小鼠在感染后并未表现出类似的慢性病变，这进一步支持了刺突蛋白变异在疾病进展中的作用。

长期感染的病理特征不仅限于肺部，还可能影响其他器官系统。例如，研究发现，感染后的免疫反应和病毒复制水平在不同时间点有所变化，这可能与宿主免疫系统的动态变化有关。此外，中和抗体的持续存在和变化对长期感染的控制具有重要意义。某些中和抗体在感染后30天仍能保持较高的中和能力，而其他抗体则逐渐减弱。这种差异可能与抗体的亲和力、特异性以及宿主免疫系统的持续反应有关。

### 病毒复制与免疫反应的关系

研究还发现，病毒的复制水平与宿主的免疫反应之间存在复杂的关系。在急性感染阶段，病毒复制水平较高，但随着免疫系统的激活，病毒的复制可能受到抑制。然而，对于某些变种，如BA.5，即使在免疫反应较强的条件下，病毒仍能维持较高的复制水平，这可能与刺突蛋白的逃避免疫能力有关。此外，病毒的复制水平可能受到宿主年龄的影响，老年小鼠对病毒的清除能力较低，导致感染后更严重的病理变化。

### 研究的意义与未来方向

这一研究为理解SARS-CoV-2变种的致病机制和开发有效的干预措施提供了重要线索。通过建立小鼠模型，研究人员能够系统地评估不同变种对宿主的影响，并探索可能的治疗策略。此外，研究还强调了中和抗体在应对新变种中的重要性，以及宿主免疫系统在病毒清除和长期疾病控制中的作用。

在未来，随着SARS-CoV-2的持续变异，开发能够有效应对新变种的疫苗和治疗手段将是至关重要的。此外，研究还指出，长期感染可能对未来的病毒感染和免疫反应产生影响，因此需要进一步研究长期感染的机制和对宿主免疫系统的潜在影响。这些发现不仅有助于应对当前的疫情，也为未来的公共卫生策略提供了科学依据。