人源化ACE2小鼠助力抗病毒药物试验、疫苗开发

“我们整个团队都非常努力，经常半夜两三点钟还在讨论分析实验的问题和进展。然后一大早又上班了。”广州再生医学与健康广东省实验室吴光明教授在回忆人源化ACE2小鼠科技攻关项目时如是对南都记者说。

吴光明去年8月回国进入广州再生医学与健康广东省实验室。在这之前，他在德国马普所长期从事动物胚胎干细胞等方面的前沿研究。“到广州还没几个月，就碰上这个事了”。

吴光明教授在实验室工作中，他所在的广州再生医学与健康广东省实验室，用35天产出了人源化ACE2小鼠。

从1月31日在纸上画图形，到3月6号首批人源化小老鼠就生下来，吴光明所在的科技攻关团队用35天时间就造出了人源化ACE2小鼠，为抗病毒药物试验、疫苗开发赢得宝贵的时间。而这还仅仅是这次“战疫”中，广东实验动物模型领域科技攻关的一个缩影。

“疫情出现后，再生医学省实验室立即响应国家号召，在徐涛主任的带领下，我们谱系中心陈捷凯主任动员组织大家积极申报省科技厅应急攻关项目，为疫情攻关作贡献。1月28日，我们了解到人源化模型动物缺乏的问题，内部沟通之后，1月31日就定下来一定要把这个项目攻下来，并开始向上报批。”吴光明如是回忆。

据了解，新冠病毒是通过一种酶（ACE2）来感染人类，小鼠身上也有这个酶，只是和人有比较大的差异，导致小鼠对新冠病毒不易感。通过转基因的方法，可以在小鼠表达人的ACE2，可以较快地获得易感的人源化实验小鼠。

为了争取更多的时间给到攻毒试验和疫苗研发，广州再生医学与健康广东省实验室专门成立了8人攻关团队，团队由谱系中心陈捷凯主任和吴光明领衔，另有3人负责基因载体的构建，3人做胚胎方面工作。

吴光明坦言，如果不限时间，要造出人源化小鼠，对国内一些研究机构而言，操作并不难。因为给一年两年时间，一般有资质的实验室都可以做。难是难在要这么短的时间做出来。

“第一个难点就在载体构建这块。因为是疫情期间，很多单位都是处于半关闭状态，所以我们做分子实验的时候，要合成一些引物，然后要测序，这些都要送到相关公司去做。为此我们中心以办公室主管艾婷为首的后勤团队需要盯得很紧，一直是催着这些公司，在尽量短的时间把工作完成。”吴光明告诉南都记者，这还不是最难的，因为最难的还是在第二个难点，即在做人源化小鼠时用了4倍体技术。

开发人源化小鼠在通常情况下一般不用4倍体技术，用的是正常胚胎。这一常规的做法，光做载体、做基因，就需要2个月时间，然后再转到筛选环节，用2个月，然后再到动物环节，大概要4个月。这个时间还是一切都顺利的情况下，实际上要超过8个月。有的公司能快一点，但最快也要6个月。

而广州再生医学与健康广东省实验室和联合中科院广州生物医药与健康研究院一开始就提出了绕开繁育不足，直接用胚胎干细胞快速大量生产人源化小鼠的技术方案，并加入了该实验室独有的四倍体补偿技术，大幅领先国际上报道的出生率。

“我们这个技术特点是不经过繁殖，我们通过一个4倍体技术，4倍体胚胎因为倍数不对，它不会形成胎儿。由于异常，它就形成了胎盘。正好胎盘就可以支持干细胞，进而形成胎儿，两个形成互补。生下来的胎儿是全部从干细胞来，只要干细胞基因改变了，得到的小鼠就有了人源化的干细胞，直接就变成人源化的小鼠了。”吴光明进一步介绍说。

有鉴于人源化ACE2小鼠是研究新冠病毒感染机制、药物筛选和疫苗开发等领域的理想动物模型，有助于解决当前缺乏有效的、规模化的新冠肺炎动物模型的困境。目前，这些小鼠正陆续送国内相关单位用于开展动物攻毒实验和验证等工作。

“我们现在做得比较好的ACE2人源化的胚胎干细胞株，四倍体补偿技术成活率大概20～30%左右。这个不是最理想的结果，这个是我们现在做ACE2人源化小鼠的效率。要是不是这么匆忙，有充足的时间把整个实验完全优化的话，效率大概可以升至50～60%之间。”吴光明表示，考虑到胚胎干细胞技术和四倍体补偿技术相结合后，可以同样快速高效制备其他人源化小鼠模型，对今后突发事件应急攻关具有重要意义，对现有技术的优化已在抓紧推进当中。

南都记者从广东省科技厅获悉，其实不止是广州再生医学与健康广东省实验室联合中科院广州生物医药与健康研究院成功建立人源化ACE2小鼠，广州医科大学附属第一医院/呼吸疾病国家重点实验室赵金存教授团队，也应用表达人新冠病毒受体ACE2腺病毒，经鼻腔滴注的方式将腺病毒转导至小鼠肺脏，获得肺脏表达人ACE2受体的小鼠。

广州医科大学附属第一医院/呼吸疾病国家重点实验室利用构建的肺脏表达人ACE2受体的小鼠，经新型冠状病毒感染后，小鼠肺脏中检测到高滴度病毒，小鼠出现肺脏淤血等肺炎临床和病理表现。该模型构建周期短，无需繁殖，表型稳定，可满足短期内大规模研究的需要，有效地缓解了当前新冠病毒研究中动物模型缺乏的问题。此模型的建立将为我国抗病毒药物和保护性中和抗体、疫苗、免疫应答和致病机制研究奠定基础。

而为进一步扎实做好全省实验动物安全管理工作，积极组织好实验动物生产和使用，为全省抗击疫情做好科技支撑保障作用，广东省科技厅组织广东省实验动物监测所还专门编写了《实验动物生产和使用机构防控新型冠状病毒肺炎工作指引》。指导各实验动物生产和使用机构做好从业人员和生物安全防护，加强环境设施与设备的管理，积极投身疫情防控“阻击战”。