Nat Commun | 无需额外表达人源病毒受体，三种干扰素通路缺陷小鼠（AGL）可直接支持多种呼吸道病毒感染

呼吸道病毒是威胁人类健康的重要病原体，也是未来导致新突发传染病的主要病原类型。然而，由于物种特异性感染偏好，绝大多数人类呼吸道病毒无法直接感染常用的近交系小鼠。为得到可感染人病毒的小鼠模型，主流建模策略有：1）通过传代获得人病毒的鼠适应株；2）表达人源病毒受体（比如表达人ACE2的SARS-CoV-2模型）；3）构建人源化小鼠模型。上述策略均存在严重局限。鼠适应株传代耗时长、能否成功不可预见，并非所有病毒都适合培育病毒适应株；从鉴定病毒受体到转基因也需要较长周期，也并非所有受体转基因都能支持病毒感染（比如HBV病毒受体NTCP）；人源化小鼠的制备周期也较长且人源供体样本受伦理限制。是否有一种小鼠模型可以支持广谱呼吸道病毒感染？需要一个可以作为提前应对新发突发病毒病的通用小鼠模型。

近日，Nature Communications正式发表了广州医科大学附属市八医院/上海市公共卫生临床中心李锋团队题为Triple IFN pathway deficiency sensitizes mice to human respiratory virus infection independent of human viral receptor expression 的研究论文（共同第一作者：范庆红 盘美芳 蒋梦玲 冯成千 崔剑萍 张俊）。该研究首先利用CRISPR/Cas9技术大片段敲除小鼠16号染色体上193kb的基因片段，一步法获得了I型、II型和III型干扰素受体（IFNAR、IFNGR、IFNLR）全部敲除，构建了天然免疫严重缺陷的AGL小鼠。随后证明了无需表达任何人类病毒受体，该AGL小鼠可支持多种人类呼吸道病毒感染并发病，代表性的病毒为，腺病毒（dsDNA, 无包膜）、猴痘病毒（dsDNA, 有包膜）、副流感病毒（单负链RNA病毒，有包膜）和新型冠状病毒（单正链RNA病毒，有包膜）。该AGL小鼠模型可作为应对新突发病毒的广谱、通用型动物模型。

干扰素（IFN）通路是宿主抗病毒的核心节点，包括I型（IFN-α/β，受体IFNAR1/IFNAR2）、II型（IFN-γ，受体IFNGR1/IFNGR2）和III型（IFN-λ，受体IFNLR1/IFNLR2）。I型和III型IFN主要介导先天抗病毒防御，II型IFN则主要参与适应性免疫调节。此前已有I+II型双敲小鼠（AGB6）和I+III型双敲小鼠的报道，但尚无三种干扰素受体全部敲除的小鼠模型的报道。原因之一是通过杂交繁育得到三条干扰素通路敲除小鼠的过程比较复杂；原因之二是普遍认为III型干扰素的抗病毒作用不及I型干扰素通路，不值得做。小鼠Ifnar2、Ifnlr2、Ifnar1和Ifngr2四个基因在16号染色体上串联排列，利用CRISPR/Cas9技术一步删除包含这四个基因的193kb片段，获得I+II+III型干扰素通路三敲除的AGL小鼠（图1）。

图 1 | AGL小鼠构建策略及基因、蛋白表达和功能验证。

随后，该研究测试了四种分类不同、受体各异的代表性人呼吸道病毒在该AGL小鼠中的感染和致病特征。四种病毒为，人腺病毒55型（HAdV-55，双链DNA病毒，无包膜）、猴痘病毒（MPXV）IIb分支（双链DNA病毒，有包膜）、人副流感病毒3型（hPIV3，单股负链RNA病毒）与SARS-CoV-2 Delta变异株（单股正链RNA病毒）。

1）HAdV-55剂量降低近1000倍，AGL小鼠感染出现肺炎

HAdV-55是一种无包膜双链DNA病毒，是引起成人重症肺炎的重要病原体。曾报道，HAdV-55可感染人DSG2转基因小鼠，但需要超高剂量（1×10⁸ PFU），且不出现明显疾病症状。而在新构建的AGL小鼠中，千分之一剂量（3.5×10⁵ PFU）的HAdV-55即可导致AGL小鼠感染并致病。AGL小鼠肺部的病毒DNA载量达5.7×10⁵ vg copies/mg组织，并出现病毒性间质性肺炎。病毒主要感染巨噬细胞和Club cell，感染后期以炎症-免疫募集-细胞外基质重塑-纤维化的共定位轴驱动了肺部持续免疫病理损伤。这些特征与人类重症HAdV-55感染引起的急性下呼吸道损伤一致。

2）MPXV IIb弱毒株在AGL小鼠中致病性显著增强

MPXV是一种具有包膜双链DNA病毒，分为Ia、Ib、IIa和IIb四个分支，各分支的毒力差异很大。其中，IIb分支的毒力较弱，在常用的CAST/EiJ小鼠中不能建立有效感染。与该研究团队此前报道MPXV IIb的AGB6小鼠（I+II型IFN通路缺陷）模型相比，AGL感染MPXV IIb病毒后，体重降低速度更快，疾病严重程度更高。病毒在肺、鼻甲、肝、脾等多个器官中复制，病理损伤更为严重。病毒在表达Il1b的中性粒细胞和巨噬细胞中复制水平较高。结果说明，在I型和II型IFN通路已缺陷的基础上，III型IFN通路的进一步缺陷显著提高小鼠对MPXV的易感性和致病性。

3）hPIV3从无模型可用到可评价药效

hPIV3是一种具有包膜的单股负链RNA病毒，是儿童下呼吸道感染的主要病原之一。曾有报道AG129小鼠（I+II型IFN通路缺陷）可支持hPIV3感染，但无明显疾病症状。AGL小鼠对hPIV3感染高度易感，仅7×10⁴ PFU即可引起上、下呼吸道高效病毒复制，并导致60%致死率和严重间质性肺炎。病毒主要感染肺支气管Ciliated cell、Club cell以及巨噬细胞。该研究随后评价了抗病毒药物GS-441524（瑞德西韦的母核苷，RdRp靶点）的体内疗效。确证了GS-441524可完全逆转感染小鼠的体重降低，生存率从感染对照组的40%提升至100%；肺病毒RNA从3.7×10⁶ copies/μg RNA降至5.0×10⁴ vg copies/μg RNA（P = 0.0029），鼻甲病毒RNA从3.7×10⁷降至2.9×10⁶ vg copies/μg RNA（P = 0.0224）；肺部炎症完全消退。

4）AGL小鼠无需人ACE2表达即可感染SARS-CoV-2 Delta变异株

SARS-CoV-2是一种具有包膜的单股正链RNA病毒，通过ACE2受体感染人体细胞。现有的小鼠感染模型均需转基因表达或人源化ACE2（如K18-ACE2转基因鼠）或依赖变异株对鼠ACE2的亲和力增强（如Beta变异株）。AGL小鼠未转人源ACE2，但临床分离的Delta变异株仍可在其肺部复制。虽然感染是非致死性的（无明显体重降低），但可检出明确的病毒复制，并出现间质性肺炎。多色免疫荧光显示病毒主要定位于CD169⁺间质巨噬细胞。研究者推测，小鼠体内可能存在替代性附着因子（如Neuropilin-1、硫酸乙酰肝素）或受体酪氨酸激酶（如AXL）介导非ACE2依赖的病毒有限进入；胞内因子如TMEM106B可能促进内体运输和膜融合。在正常小鼠中，干扰素系统抗病毒能力强大，可在病毒入侵早期快速清除这些入侵病毒，从而检不出病毒。而在AGL小鼠中，干扰素抗病毒防线全面失守，入侵病毒可以复制到较高水平。

总结

综上所述，该研究首次构建了一种I/II/III型干扰素通路缺陷的小鼠模型AGL，并基于此模型证实无需表达人类病毒受体即可支持多种人类呼吸道病毒的感染和致病。揭示了III型干扰素作为底层抗病毒防线的重要作用，也为新突发病毒的快速应对和抗病毒药物评价提供了通用型的小动物测试平台。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-75678-2

制版人： 十一

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