传染病是全球医药市场的第三大治疗领域，纵观人类历史，传染病对公共卫生构成巨大威胁。传染病可以在大量人口中迅速传播，造成重大公共卫生问题及社会经济负担（图1）。目前，肆虐全球的COVID-19以及其他传染病仍在世界各地传播，因此深入研究传染病的传染路径、发病机制，制定新疗法，开发新疫苗，迫在眉睫。

图1 全球性流行病示例[1]

起初，我们对病原体生物学和疾病发病机制的理解，主要来自对患者的临床观察，但是人群感染疾病的因素十分混杂(例如，遗传背景、病原体剂量、先前接触相关病原体)，研究材料难以分离和获取，这些因素都制约了我们对感染病的进一步认识。虽然选用原代人类细胞可以克服上述问题，但这一体系仍然难以模拟病原体和宿主之间复杂的相互作用。现在，人们倾向于借助动物模型研究感染病的发病机制，并将其作为疫苗和药物的有效性和安全性验证工具。其中，小鼠模型（图2）是研究传染病最常用的动物模型之一。

图2 感染病小鼠模型[2]

作为广泛应用于生物医药领域研究的实验动物，近交系小鼠品系的遗传信息清晰，同窝小鼠的遗传背景基本相同，使得科学家可以研究特定宿主基因如何影响机体对病原体攻击的免疫反应，同时促进对宿主免疫系统的理解。

近交品系如 C57BL/6 或 BALB/c 小鼠可用于研究病原体趋向性和复制动力学，比较不同病原体在基因相同的小鼠群体中的致病力，帮助研究人员评估不同实验室之间的实验可重复性。此外，通过多种免疫试剂接种小鼠，可以量化宿主的免疫反应，例如通过感染淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)或流感病毒(Influenza)量化病原体特异性T细胞的变化[3][4]，促进人们对免疫反应的机制研究(图3)。

图3 LCMV感染后，CD4和CD8 T细胞从急性活化到记忆的反应示意图[3]

近交系小鼠模型具有明显的研究局限，不是所有的病原体都能够在近交系小鼠中复制并引起疾病，例如寨卡病毒、人类诺如病毒和克里米亚-刚果出血热病毒等病毒。对于这些病毒，可以选取T细胞和B细胞高度缺陷或者特定免疫途径缺陷小鼠模型。例如，此前没有任何小动物可以感染人类诺如病毒，直到研究人员选择了Rag2/Il2rg-KO免疫缺陷小鼠，发现人类诺如病毒可以在这类小鼠体内复制[5]。Ⅰ型干扰素诱导的信号通路(图4)缺陷小鼠也被用于构建多种重要人类病毒感染模型，例如寨卡病毒，该病毒在野生型小鼠体内无法拮抗小鼠STAT2蛋白，因此无法感染小鼠，但在STAT1-/-或Ifnar1-/-小鼠体内可以很好的复制并诱发神经系统疾病，乃至死亡[6,7]。

图4 IFN信号通路示意图[8]

小鼠和人类的遗传差异干扰了病原体在小鼠体内的复制或者致病能力，为此，我们可以利用基因人源化小鼠来打破这一限制。例如，小鼠等啮齿类动物对许多感染人类的病原体不敏感，这与它们缺乏感染所需的特殊宿主因子有关。这类因子主要是病毒结合受体，相关病毒包括人乙型/丙型肝炎病毒（HBV/HCV），麻疹病毒和中东呼吸综合症冠状病毒（MERS-CoV）等。研究发现，人源蛋白CD81和封闭蛋白（occludin，OCLN) 是HCV感染人类细胞的两个关键因子，HCV无法感染野生型小鼠，但可成功感染表达人源蛋白CD81或者OCLN的小鼠[9]。

ACE2 是此次新冠病毒感染人体的主要结合受体，因此可以采用表达人ACE2蛋白的转基因小鼠进行实验，这种小鼠感染SARS-CoV-2后的肠道、肺炎症状及病理学特征与COVID-19患者很相似，可以作为疫苗和药物研发的工具[10]。南模生物自主研发的CAG-hACE2-IRES-Luc-Tg(hACE2-Tg)小鼠可在主要组织中表达ACE2蛋白(图5)，并被SARS-CoV-2感染 (图6)，给药后有一定程度缓解（图7-8）。

图5 hACE2-Tg可在多组织中表达人源ACE2蛋白。A：活体成像技术检测hACE2-Tg小鼠的Luciferase表达情况，B：Western blot检测人源 ACE2蛋白表达情况

图6 SARS-CoV-2感染后，hACE2-Tg小鼠肺中的病毒滴度

图7 给药后hACE2-Tg小鼠体重变化(A)和肺部病毒载量变化(B)

除了转入人源化的病毒结合受体，人们还可以将病毒的致病片段转入到小鼠体内，用于深入研究病毒致病蛋白的分子机制。例如，HPV E区编码的早期蛋白（E1、E2、E4、E5、E6和E7等）在其复制、转录、翻译和细胞转化等过程中具有重要功能，其中E6与E7是最主要的致癌蛋白。通过在小鼠上皮细胞中特异性表达HPV E6/E7蛋白，构建HPV感染的小鼠模型，可模仿癌症患者的临床症状[11]。

乙肝是中国人群的主要传染病之一，南模生物将c1型HBV病毒1.0拷贝全长DNA转入小鼠，构建了乙肝病毒转染模型。该HBV-Tg小鼠血清中HBsAg呈阳性，但无HBeAg、anti-HBs、anti-HBe或antiHBc表达，无HBV DNA复制。在该转基因小鼠模型的血清、肝脏和肾脏（图8-9）中可以检测到稳定表达的人乙肝病毒表面抗原，该小鼠模型为研究人类“乙型肝炎”的发病机制、治疗方法与药物筛选，提供了理想的动物模型和新型研究手段，具有重要的医药应用价值[12]。

图8 HBV-Tg小鼠在15个月内的血清HBsAg滴度变化

图9 A-B：免疫组化检测HBsAg在肝脏(A)和肾脏(B)中的表达，C-D：免疫组化检测HBcAg在肝脏(C)和肾脏(D)中的表达

南模生物可提供多种基因修饰小鼠模型，助力感染病小鼠模型的建立，促进疫苗和药物的研发，品系列表如下：

南模生物深耕基因编辑领域，提供全方位模式生物服务，包括基因修饰成品模型供应、个性化模型定制、饲养繁育、表型分析、药效评价等，满足不同实验室需求。