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SARS-CoV-2: Modelle für COVID-19

Hamstermodelle für COVID-19: Wie können wir den Menschen helfen?

Kristina Dietert, Simon Dökel, Theresa Firsching, Judith Hoppe, Anne Voß, Olivia Kershaw und Achim Gruber

Gemeinsam mit Tier-Virologen der Freie Universität Berlin und zahlreichen klinisch und grundlagenorientierten Forschern der Charité-Universitätsmedizin Berlin untersuchen wir SARS-CoV-2-Infektionen in diversen Hamstermodellen, um in der aktuellen Pandemie mit wissenschaftlich fundierten Daten und mit Testplattformen helfen zu können. Tiermodelle sind hier leider noch zwingend erforderlich, da geeignete Ersatzmethoden noch nicht zur Verfügung stehen und viele Fragen nicht gleich am Menschen geprüft werden können. Unsere Forschungen sind eingebettet in den Sonderforschungsbereich SFB-TR84 und damit durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanziert.

Im Gegensatz zum klassischen Modelltier, der Maus, sind Hamster natürlicherweise empfänglich für eine SARS-CoV-2-Infektion und entwickeln eine Lungenentzündung, die in vielen Aspekten den Veränderungen bei COVID-19-Patienten ähnelt. So werden interessanterweise abhängig vom Alter der Tiere zum Infektionszeitpunkt erhebliche Unterschiede im Krankheitsverlauf beobachtet, ähnlich wie bei Infektionen unterschiedlicher Altersgruppen beim Menschen (Stichworte: Kinder, Erwachsene, Senioren). Für die Untersuchungen werden verschiedene, phylogenetisch teilweise nur entfernt miteinander verwandte Hamsterarten (unter anderem Goldhamster, Chinesischer Hamster, Roborovski-Zwerghamster) eingesetzt. Interessanterweise entwickeln die verschiedenen Hamsterspezies sehr unterschiedliche klinische Formen und Verläufe der Lungenentzündung, wodurch verschiedene Verlaufsformen beim Menschen modelliert werden können (Stichwort: Vorerkrankungen). Damit stehen mehrere geeignete Modelle für die Erforschung verschiedener grundlegender Fragestellungen und klinischer Herausforderungen zur Verfügung. Besonders für die Erprobung von medikamentellen Therapiemöglichkeiten sowie die Entwicklung und Prüfung von Impfstoffen auf Wirksamkeit und unerwünschte Nebenwirkungen sind die Hamstermodelle hochinteressant und wertvoll in der Bekämpfung der Pandemie. Gleichzeitig lernen wir über wichtige Unterschiede zum Menschen, die wie bei jeder Übertragung von Informationen aus Modellen berücksichtigt werden müssen. Die tierartübergreifende, vergleichende Pathologie liefert hier wertvolle Beiträge.

 

Ausgewählte Literatur:

  1. Gruber AD, Osterrieder N, Bertzbach LD, Vladimirova D, Greuel S, Ihlow J, Horst D, Trimpert J, and Dietert K. Standardization of Reporting Criteria for Lung Pathology in SARS-CoV-2 Infected Hamsters – What matters? American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 2020, 63(6): 856-859
  2. Osterrieder N, Bertzbach LD, Dietert K, Abdelgawad A, Vladimirova D, Kunec D, Hoffmann D, Beer M, Gruber AD, and Trimpert J. Age-Dependent Progression of SARS-CoV-2 Infection in Syrian Hamsters. Viruses 2020, 12 (7): 779
  3. Trimpert J, Vladimirova D, Dietert K, Abdelgawad A, Kunec D, Dökel S, Gruber AD, Bertzbach LD, and Osterrieder N. The Roborovski Dwarf Hamster – A Highly Susceptible Model for a Rapid and Fatal Course of SARS-CoV-2 Infection. Cell Reports 2020, 33 (19): 108488
  4. Bertzbach LD, Vladimirova D, Dietert K, Abdelgawad A, Gruber AD, Osterrieder N, and Trimpert J. SARS-CoV-2 Infection of Chinese Hamsters (Cricetulus griseus) Reproduces COVID-19 Pneumonia in a Well-Established Small Animal Model. Transboundary and Emerging Diseases. 2020 18;10.1111/tbed.13837
  5. Kreye J, Reincke SM, Kornau HC, Sanchez-Sendin E, Corman VM, Liu H, Yuan M, Wu NC, Zhu X, Lee CD, Trimpert J, Hoeltje M, Dietert K, Stoeffler L, von Wardenburg N, van Hoof S, Homeyer MA, Hoffmann J, Abdelgawad A, Gruber AD, Bertzbach LD, Vladimirova D, Li LY, Barthel PC, Skriner K, Hocke AC, Hippenstiel S, Witzenrath M, Suttorp N, Kurth F, Franke C, Endres M, Schmitz D, Jeworowski LM, Richter A, Schmidt ML, Schwarz T, Mueller MA, Drosten C, Wendisch D, Sander LE, Osterrieder N, Wilson IA, and Pruess H. A SARS-CoV-2 neutralizing antibody protects from lung pathology in a COVID-19 hamster model. CELL. 2020, 183(4):1058-1069.e19.