microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2022-1-148-155microbe-1670Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИзучение восприимчивости линий мышей к вызывающим обеспокоенность вариантам вируса SARS-CoV-2Susceptibility to SARS-CoV-2 Virus Variants of Concern in Mouse Modelshttps://orcid.org/0000-0003-1201-8307ШиповаловА. В.ShipovalovA. V.

Шиповалов Андрей Владимирович

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Andrey V. Shipovalov

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

vector@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8251-7040КудровГ. А.KudrovG. А.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0001-5311-9783ТомиловА. А.TomilovA. A.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0003-0599-3817БодневС. А.BodnevS. A.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0001-8854-0287БолдыревН. Д.BoldyrevN. D.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

ОвчинниковаА. С.OvchinnikovaA. S.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0002-0450-5212ЗайковскаяА. В.ZaikovskayaA. V.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0002-6746-8092ТарановО. С.TaranovO. S.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0003-3340-8750ПьянковО. В.P’yankovO. V.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0003-2577-0434МаксютовР. А.MaksyutovR. A.

630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»РоссияState Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”Russian Federation20222004202201148155Copyright © Шиповалов А.В., Кудров Г.А., Томилов А.А., Боднев С.А., Болдырев Н.Д., Овчинникова А.С., Зайковская А.В., Таранов О.С., Пьянков О.В., Максютов Р.А., 20222022Шиповалов А.В., Кудров Г.А., Томилов А.А., Боднев С.А., Болдырев Н.Д., Овчинникова А.С., Зайковская А.В., Таранов О.С., Пьянков О.В., Максютов Р.А.Shipovalov A.V., Kudrov G.А., Tomilov A.A., Bodnev S.A., Boldyrev N.D., Ovchinnikova A.S., Zaikovskaya A.V., Taranov O.S., P’yankov O.V., Maksyutov R.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1670

Целью работы явилось изучение восприимчивости мышей разных линий к вновь возникающим вариантам вируса SARS-CoV-2.

Материалы и методы

Материалы и методы. В работе использовали штаммы вируса SARS-CoV-2, относящиеся к вызывающим обеспокоенность (VOC) вариантам, циркулирующим на территории РФ. Эксперименты проводили на трех инбредных линиях мышей (BALB/c, СВА и C57Bl/6z) и аутбредных мышах CD1, полученных из питомника ГНЦ ВБ «Вектор». Инфекционный титр коронавируса в образцах тканей, полученных от лабораторных животных, определяли на культуре клеток Vero E6. Дополнительным параметром контроля вирусной нагрузки в пробах считали пороговое значение Ct в ОТ-ПЦР. Тяжесть поражения тканей легких оценивали по гистологическим препаратам.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Изучена восприимчивость различных линий мышей к генетическому варианту бета вируса SARS-CoV-2. При интраназальном заражении мышей инбредных линий и аутбредных мышей штаммами вариантов VOC в дозе 2·103  ЦПД50 показано размножение вируса в легких с максимальными значениями концентраций через 72 часа после заражения. Исследована патогенность генетических вариантов вируса SARS-CoV-2 для мышей линии BALB/c, определена 50 % инфицирующая доза при интраназальном заражении (ИД50), гистологический анализ показал специфические для COVID-19 поражения тканей легкого инфицированных животных. Наше исследование подтверждает, что мыши линии BALB/c могут использоваться в качестве модельного животного в скрининговых исследованиях при оценке эффективности терапевтических препаратов и вакцин, изучении патогенеза, вызванного вариантами вируса SARS-CoV-2: альфа (B.1.1.7), бета (B.1.351), гамма (P.1), омикрон (B.1.1.529) и им подобными.

The aim of the research was to assess the susceptibility of mice of different lines to newly emerging variants of SARS-CoV-2.

Materials and methods

Materials and methods. The SARS-CoV-2 virus strains belonging to variants of concern (VOC) circulating in the territory of the Russian Federation were used in the study. Experiments involved three inbred mouse lines (BALB/c, CBA and C57Bl/6z) and CD1 outbred mice taken from the nursery of the SSC VB “Vector” of the Rospotrebnadzor. The infectious titer of coronavirus in tissue samples obtained from the laboratory animals was determined on a Vero E6 cell culture. The (Ct) threshold value in RT-PCR was considered an additional parameter for monitoring the viral load in the samples. The severity of lung tissue damage was assessed using histological preparations.

Results and discussion

Results and discussion. The susceptibility of various mouse lines to the genetic variant Beta of the SARS-CoV-2 virus has been investigated. During intranasal infection of the inbred and outbred mice with strains of VOC at a dose of 2·103 TCID50, the virus replicated in the lungs with maximum concentrations 72 hours after infection. The pathogenicity of genetic variants of the SARS-CoV-2 virus for BALB/c mice has been assessed, a 50 % infectious dose for intranasal infection (ID50) determined. Histological analysis showed COVID-19-specific lung tissue lesions in infected animals. Our study proves that BALB/c mice can be used as a model animal in screening studies when evaluating the effectiveness of therapeutic, vaccine preparations and studying the pathogenesis caused by VOC of the SARS-CoV-2 virus: Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1), Omicron (B.1.1.529) and the like.

COVID-19вирус SARS-CoV-2вызывающие обеспокоенность варианты (VOC)50 % инфицирующая дозаинтраназальное заражениемодельное животноемыши BALB/cCOVID-19SARS-CoV-2variants of concern (VOC)50 % infectious doseintranasal infectionmodel animalBALB/c miceReferencesWu D., Wu T., Liu Q., Yang Z. The SARS-CoV-2 outbreak: what we know. Int. J. Infect. Dis. 2020; 94:44–8. DOI: 10.1016/j.ijid.2020.03.004.Wu D., Wu T., Liu Q., Yang Z. The SARS-CoV-2 outbreak: what we know. Int. J. Infect. Dis. 2020; 94:44–8. DOI: 10.1016/j.ijid.2020.03.004.Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). [Электронный ресурс]. URL: https://www.who.int/ru (дата обращения 06.03.2022).World Health Organization (WHO). (Cited 06 Mar 2022). [Internet]. Available from: https://www.who.int/ru.Фактологический бюллетень – SARS-CoV-2, вариант, вызывающий обеспокоенность (VOC). [Электронный ресурс]. URL: https://www.euro.who.int/ru/health-topics/health-emergencies/coronavirus-covid-19/publications-and-technical-guidance/2021/factsheet-sars-cov-2-variant-of-concern-voc,-february-2021-produced-by-whoeurope (дата обращения 06.03.2022).Fact sheet – SARS-CoV-2, variant of concern (VOC). (Cited 06 Mar 2022). [Internet]. Available from: https://www.euro.who.int/ru/health-topics/health-emergencies/coronavirus-covid-19/publications-and-technical-guidance/2021/factsheet-sars-cov-2-variant-ofconcern-voc,-february-2021-produced-by-whoeurope.Zhou D., Dejnirattisai W., Supasa P., Liu C., Mentzer A.J., Ginn H.M., Zhao Y., Duyvesteyn H.M.E., Tuekprakhon A., Nutalai R., Wang B., Paesen G.C., Lopez-Camacho C., Slon-Campos J., Hallis B., Coombes N., Bewley K., Charlton S., Walter T.S., Skelly D., Lumley S.F., Dold C., Levin R., Dong T., Pollard A.J., Knight J.C., Crook D., Lambe T., Clutterbuck E., Bibi S., Flaxman A., Bittaye M., Belij-Rammerstorfer S., Gilbert S., James W., Carroll M.W., Klenerman P., Barnes E., Dunachie S.J., Fry E.E., Mongkolsapaya J., Ren J., Stuart D.I., Screaton G.R. Evidence of escape of SARSCoV-2 variant B.1.351 from natural and vaccine-induced sera. Cell. 2021; 184(9):2348–61. DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.037.Zhou D., Dejnirattisai W., Supasa P., Liu C., Mentzer A.J., Ginn H.M., Zhao Y., Duyvesteyn H.M.E., Tuekprakhon A., Nutalai R., Wang B., Paesen G.C., Lopez-Camacho C., Slon-Campos J., Hallis B., Coombes N., Bewley K., Charlton S., Walter T.S., Skelly D., Lumley S.F., Dold C., Levin R., Dong T., Pollard A.J., Knight J.C., Crook D., Lambe T., Clutterbuck E., Bibi S., Flaxman A., Bittaye M., Belij-Rammerstorfer S., Gilbert S., James W., Carroll M.W., Klenerman P., Barnes E., Dunachie S.J., Fry E.E., Mongkolsapaya J., Ren J., Stuart D.I., Screaton G.R. Evidence of escape of SARSCoV-2 variant B.1.351 from natural and vaccine-induced sera. Cell. 2021; 184(9):2348–61. DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.037.Investigation of SARS-CoV-2 variants of concern: technical briefings. [Электронный ресурс]. URL: https://www.gov.uk/government/publications/investigation-of-novel-sars-cov-2-variantvariant-of-concern-20201201 (дата обращения 06.03.2022).Investigation of SARS-CoV-2 variants of concern: technical briefings. (Cited 06 Mar 2022). [Internet]. Available from: https://www.gov.uk/government/publications/investigation-of-novel-sarscov-2-variant-variant-of-concern-20201201.Supasa P., Zhou D, Dejnirattisai W., Liu C., Mentzer A.J., Ginn H.M., Zhao Y., Duyvesteyn H.M.E., Nutalai R., Tuekprakhon A., Wang B., Paesen G.C., Slon-Campos J., López-Camacho C., Hallis B., Coombes N., Bewley K.R., Charlton S., Walter T.S., Barnes E., Dunachie S.J., Skelly D., Lumley S.F., Baker N., Shaik I., Humphries H.E., Godwin K., Gent N., Sienkiewicz A., Dold C., Levin R., Dong T., Pollard A.J., Knight J.C., Klenerman P., Crook D., Lambe T., Clutterbuck E., Bibi S., Flaxman A., Bittaye M., BelijRammerstorfer S., Gilbert S., Hall D.R., Williams M.A., Paterson N.G., James W., Carroll M.W., Fry E.E., Mongkolsapaya J., Ren J., Stuart D.I., Screaton G.R. Reduced neutralization of SARSCoV-2 B.1.1.7 variant by convalescent and vaccine sera. Cell. 2021; 184(8):2201–11.e7. DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.033Supasa P., Zhou D, Dejnirattisai W., Liu C., Mentzer A.J., Ginn H.M., Zhao Y., Duyvesteyn H.M.E., Nutalai R., Tuekprakhon A., Wang B., Paesen G.C., Slon-Campos J., López-Camacho C., Hallis B., Coombes N., Bewley K.R., Charlton S., Walter T.S., Barnes E., Dunachie S.J., Skelly D., Lumley S.F., Baker N., Shaik I., Humphries H.E., Godwin K., Gent N., Sienkiewicz A., Dold C., Levin R., Dong T., Pollard A.J., Knight J.C., Klenerman P., Crook D., Lambe T., Clutterbuck E., Bibi S., Flaxman A., Bittaye M., BelijRammerstorfer S., Gilbert S., Hall D.R., Williams M.A., Paterson N.G., James W., Carroll M.W., Fry E.E., Mongkolsapaya J., Ren J., Stuart D.I., Screaton G.R. Reduced neutralization of SARSCoV-2 B.1.1.7 variant by convalescent and vaccine sera. Cell. 2021; 184(8):2201–11.e7. DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.033Li Q., Nie J., Wu J., Zhang L., Ding R., Wang H., Zhang Y., Li T., Liu S., Zhang M., Zhao C., Liu H., Nie L., Qin H., Wang M., Lu Q., Li X., Liu J., Liang H., Shi Y., Shen Y., Xie L., Zhang L., Qu X., Xu W., Huang W., Wang Y. SARS-CoV-2 501Y.V2 variants lack higher infectivity but do have immune escape. Cell. 2021; 184(9):2362–71.e9. DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.042.Li Q., Nie J., Wu J., Zhang L., Ding R., Wang H., Zhang Y., Li T., Liu S., Zhang M., Zhao C., Liu H., Nie L., Qin H., Wang M., Lu Q., Li X., Liu J., Liang H., Shi Y., Shen Y., Xie L., Zhang L., Qu X., Xu W., Huang W., Wang Y. SARS-CoV-2 501Y.V2 vari ants lack higher infectivity but do have immune escape. Cell. 2021; 184(9):2362–71.e9. DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.042.Boudewijns R., Thibaut H.J., Kaptein S.J.F., Li R., Vergote V., Seldeslachts L., De Keyzer C., Bervoets L., Sharma S., Van Weyenbergh J., Liesenborghs L., Ma J., Jansen S., Van Looveren D., Vercruysse T., Jochmans D., Wang X., Martens E., Roose K., De Vlieger D., Schepens B., Van Buyten T., Jacobs S., Liu Y., Martí-Carreras J., Vanmechelen B., Wawina-Bokalanga T., Delang L., Rocha-Pereira J., Coelmont L., Chiu W., Leyssen P., Heylen E., Schols D., Wang L., Close L., Matthijnssens J., Van Ranst M., Compernolle V., Schramm G., Van Laere K., Saelens X., Callewaert N., Opdenakker G., Maes P., Weynand B., Cawthorne C., Velde G.V., Wang Z., Neyts J., Dallmeier K. STAT2 signaling as doubleedged sword restricting viral dissemination but driving severe pneumonia in SARS-CoV-2 infected hamsters. bioRxiv. 2020. DOI: 10.1101/2020.04.23.056838.Boudewijns R., Thibaut H.J., Kaptein S.J.F., Li R., Vergote V., Seldeslachts L., De Keyzer C., Bervoets L., Sharma S., Van Weyenbergh J., Liesenborghs L., Ma J., Jansen S., Van Looveren D., Vercruysse T., Jochmans D., Wang X., Martens E., Roose K., De Vlieger D., Schepens B., Van Buyten T., Jacobs S., Liu Y., Martí-Carreras J., Vanmechelen B., Wawina-Bokalanga T., Delang L., Rocha-Pereira J., Coelmont L., Chiu W., Leyssen P., Heylen E., Schols D., Wang L., Close L., Matthijnssens J., Van Ranst M., Compernolle V., Schramm G., Van Laere K., Saelens X., Callewaert N., Opdenakker G., Maes P., Weynand B., Cawthorne C., Velde G.V., Wang Z., Neyts J., Dallmeier K. STAT2 signaling as doubleedged sword restricting viral dissemination but driving severe pneumonia in SARS-CoV-2 infected hamsters. bioRxiv. 2020. DOI: 10.1101/2020.04.23.056838.Gu H., Chen Q., Yang G., He L., Fan H., Deng Y.Q., Wang Y., Teng Y., Zhao Z., Cui Y., Li Y., Li X.F., Li J., Zhang N.N., Yang X., Chen S., Guo Y., Zhao G., Wang X., Luo D.Y., Wang H., Yang X., Li Y., Han G., He Y., Zhou X., Geng S., Sheng X., Jiang S., Sun S., Qin C.F., Zhou Y. Adaptation of SARS-CoV-2 in BALB/c mice for testing vaccine efficacy. Science. 2020; 369(6511):1603–7. DOI: 10.1126/science.abc4730.Gu H., Chen Q., Yang G., He L., Fan H., Deng Y.Q., Wang Y., Teng Y., Zhao Z., Cui Y., Li Y., Li X.F., Li J., Zhang N.N., Yang X., Chen S., Guo Y., Zhao G., Wang X., Luo D.Y., Wang H., Yang X., Li Y., Han G., He Y., Zhou X., Geng S., Sheng X., Jiang S., Sun S., Qin C.F., Zhou Y. Adaptation of SARS-CoV-2 in BALB/c mice for testing vaccine efficacy. Science. 2020; 369(6511):1603–7. DOI: 10.1126/science.abc4730.Rathnasinghe R., Jangra S., Cupic A., Martínez-Romero C., Mulder L.C.F., Kehrer T., Yildiz S., Choi A., Mena I., De Vrieze J., Aslam S., Stadlbauer D., Meekins D.A., McDowell C.D., Balaraman V., Richt J.A., De Geest B.G., Miorin L., Krammer F., Simon V., García-Sastre A., Schotsaert M. The N501Y mutation in SARSCoV-2 spike leads to morbidity in obese and aged mice and is neutralized by convalescent and post-vaccination human sera. medRxiv. 2021; 2021.01.19.21249592. DOI: 10.1101/2021.01.19.21249592.Rathnasinghe R., Jangra S., Cupic A., Martínez-Romero C., Mulder L.C.F., Kehrer T., Yildiz S., Choi A., Mena I., De Vrieze J., Aslam S., Stadlbauer D., Meekins D.A., McDowell C.D., Balaraman V., Richt J.A., De Geest B.G., Miorin L., Krammer F., Simon V., García-Sastre A., Schotsaert M. The N501Y mutation in SARSCoV-2 spike leads to morbidity in obese and aged mice and is neutralized by convalescent and post-vaccination human sera. medRxiv. 2021; 2021.01.19.21249592. DOI: 10.1101/2021.01.19.21249592.Diamond M., Halfmann P., Maemura T., Iwatsuki-Horimoto K., Iida S., Kiso M., Scheaffer S., Darling T., Joshi A., Loeber S., Foster S., Ying B., Whitener B., Floyd K., Ujie M., Nakajima N., Ito M., Wright R., Uraki R., Li R., Sakai Y., Liu Y., Larson D., Osorio J., Hernandez-Ortiz J., Ciuoderis K., Florek K., Patel M., Bateman A., Odle A., Wong L.Y., Wang Z., Edara V.V., Chong Z., Thackray L., Ueki H., Yamayoshi S., Imai M., Perlman S., Webby R., Seder R., Suthar M., Garcia-Sastre A., Schotsaert M., Suzuki T., Boon A., Kawaoka Y., Douek D., Moliva J., Sullivan N., Gagne M., Ransier A., Case J., Jeevan T., Franks J., Fabrizio T., DeBeauchamp J., Kercher L., Seiler P., Singh G., Warang P., Gonzalez-Reiche A.S., Sordillo E., van Bakel H., Simon V. The SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron virus causes attenuated infection and disease in mice and hamsters. Res Sq. 2021; rs.3.rs-1211792. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1211792/v1.Diamond M., Halfmann P., Maemura T., Iwatsuki-Horimoto K., Iida S., Kiso M., Scheaffer S., Darling T., Joshi A., Loeber S., Foster S., Ying B., Whitener B., Floyd K., Ujie M., Nakajima N., Ito M., Wright R., Uraki R., Li R., Sakai Y., Liu Y., Larson D., Osorio J., Hernandez-Ortiz J., Ciuoderis K., Florek K., Patel M., Bateman A., Odle A., Wong L.Y., Wang Z., Edara V.V., Chong Z., Thackray L., Ueki H., Yamayoshi S., Imai M., Perlman S., Webby R., Seder R., Suthar M., Garcia-Sastre A., Schotsaert M., Suzuki T., Boon A., Kawaoka Y., Douek D., Moliva J., Sullivan N., Gagne M., Ransier A., Case J., Jeevan T., Franks J., Fabrizio T., DeBeauchamp J., Kercher L., Seiler P., Singh G., Warang P., Gonzalez-Reiche A.S., Sordillo E., van Bakel H., Simon V. The SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron virus causes attenuated infection and disease in mice and hamsters. Res Sq. 2021; rs.3.rs-1211792. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1211792/v1.Wei C., Shan K. J., Wang W., Zhang S., Huan Q., Qian W. Evidence for a mouse origin of the SARS-CoV-2 Omicron variant. J. Genet. Genomics. 2021; 48(12):1111–21. DOI: 10.1016/j.jgg.2021.12.003.Wei C., Shan K. J., Wang W., Zhang S., Huan Q., Qian W. Evidence for a mouse origin of the SARS-CoV-2 Omicron variant. J. Genet. Genomics. 2021; 48(12):1111–21. DOI: 10.1016/j.jgg.2021.12.003.Li Q., Nie J., Wu J., Zhang L., Ding R., Wang H., Zhang Y., Li T., Liu S., Zhang M., Zhao C., Liu H., Nie L., Qin H., Wang M., Lu Q., Li X., Liu J., Liang H., Shi Y., Shen Y., Xie L., Zhang L., Qu X., Xu W., Huang W., Wang Y. SARS-CoV-2 501Y.V2 variants lack higher infectivity but do have immune escape. Cell. 2021; 184(9):2362–71.e9. DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.042.Li Q., Nie J., Wu J., Zhang L., Ding R., Wang H., Zhang Y., Li T., Liu S., Zhang M., Zhao C., Liu H., Nie L., Qin H., Wang M., Lu Q., Li X., Liu J., Liang H., Shi Y., Shen Y., Xie L., Zhang L., Qu X., Xu W., Huang W., Wang Y. SARS-CoV-2 501Y.V2 variants lack higher infectivity but do have immune escape. Cell. 2021; 184(9):2362–71.e9. DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.042.Reed L.J., Muench H. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. Am. J. Hyg. 1938; 27(3):493–7. DOI: 10.1093/oxfordjournals.aje.a118408.Reed L.J., Muench H. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. Am. J. Hyg. 1938; 27(3):493–7. DOI: 10.1093/oxfordjournals.aje.a118408.Зайратьянц О.В., редактор. Патологическая анатомия COVID-19. Атлас. М.: ГБУ «НИИОЗММ ДЗМ»; 2020. 140 с.Zayrat’yants O.V., editor. [Pathological Anatomy of COVID-19. Atlas]. Moscow; 2020. 140 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.