El uso de animales con fines científicos es una práctica de larga data en la investigación biológica, particularmente en la medicina. Los modelos animales se han utilizado para abordar una variedad de cuestiones científicas, desde la ciencia básica hasta el desarrollo y la evaluación de nuevas vacunas o terapias.

Las similitudes anatómicas y fisiológicas entre humanos y otras especies de mamíferos han llevado a los científicos a investigar una amplia gama de mecanismos y evaluar terapias novedosas en modelos animales antes de aplicar sus descubrimientos a los humanos.

Mecanismo de infección

En el contexto de la pandemia del coronavirus, contar con un modelo de animal que refleje el curso de la enfermedad humana es un paso esencial en el avance de vacunas, diagnósticos y tratamientos para combatir esta crisis de salud internacional.

Investigaciones anteriores sobre el SARS-CoV, el virus responsable del brote mundial de síndrome respiratorio agudo severo en 2003, revelaron que el virus se une a las células mediante una interacción entre la proteína del pico viral y la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) del huésped.

Los ratones infectados con el coronavirus desarrollaron una enfermedad aguda, que incluía pérdida de peso, lesión pulmonar e infección cerebral, y finalmente sucumbieron a la enfermedad.

El coronavirus SARS-CoV-2, agente causal de la enfermedad COVD-19, utiliza el mismo mecanismo para infectar células humanas. En ratones normales, sin embargo, el virus no se une fácilmente a ACE2, lo que dificulta el estudio del curso de la infección.

Para superar esta limitación, un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Médica de Enfermedades Infecciosas del Ejército de los Estados Unidos (USAMRIID, por sus siglas en inglés) desarrolló el primer modelo de ratón letal para el coronavirus SARS-CoV-2.

Reflejando el curso de la enfermedad

El importante avance, que los investigadores alcanzaron utilizando ratones que fueron diseñados genéticamente para expresar el gen ACE2 humano, además de aportar nueva información sobre la patogénesis de COVID-19, contribuye directamente al diseño de las contramedidas médicas contra el coronavirus.

Para demostrar la viabilidad del modelo desarrollado, llamado K18-hACE2, los investigadores utilizaron 2 grupos de 14 ratones –7 machos y 7 hembras– los cuales fueron infectados con 2 dosis diferentes de SARS-CoV-2 administradas por vía intranasal, para simular cómo los humanos están expuestos al coronavirus.

La imagen, suministrada por el USAMRIID, muestra el ARN viral del SARS-CoV-2 detectado en el epitelio nasal, los bulbos olfatorios y los ojos de ratones transgénicos que expresan la ACE2 humana.

A fin de evaluar el avance y la gravedad de la enfermedad, al tercer día se sacrificaron 4 ratones por grupo, mientras que los 10 ratones restantes se controlaron hasta por 28 días. En general, los ratones desarrollaron una enfermedad aguda, que incluía pérdida de peso, lesión pulmonar e infección cerebral, y que finalmente sucumbieron a la enfermedad.

Además, el equipo infectó otros tres tipos de ratones con la misma dosis administrada a los ratones K18-hACE2. Estos animales no bajaron de peso y ninguno sucumbió a la enfermedad.

Los investigadores señalaron que el modelo murino K18-hACE2 será valioso para el estudio de la patogénesis del coronavirus SARS-CoV-2 y para la evaluación de contramedidas médicas orientadas a combatir la enfermedad COVID-19.

Referencia: Human angiotensin-converting enzyme 2 transgenic mice infected with SARS-CoV-2 develop severe and fatal respiratory disease. JCI Insight, 2020. https://doi.org/10.1172/jci.insight.142032