人源化ACE2小鼠的构建策略

用CRISPR-Cas9方法对mACE2位点进行基因编辑，同时利用同源重组将hACE2 CDS插入到mACE2 转录起始位点，利用mACE2启动子对hACE2进行转录表达；另外为了方便细胞水平筛选出阳性克隆，在重组载体上带有puro抗性，可以利用puro药杀筛选出阳性克隆；在puro两端带有loxp位点，后期可利用cre-loxp系统将pGK-puro删除，以防外源基因表达影响。

对hACE2小鼠通过鼻内接种SARS-CoV-2，然后在感染后指定的天数(dpi)处死小鼠，收集样本，包括肺部和气道样本。研究发现，SARS-CoV-2感染导致体重减轻，但没有其他可见的临床症状。qRT-PCR测量病毒在小鼠组织中的分布。在小鼠的整个呼吸系统中检测到病毒，包括肺部和呼吸道，其中肺内SARS-CoV-2细胞最多位于呼吸道上皮；在小肠中也检测到该病毒；从hACE2小鼠粪便中也能检测到高水平的SARS-CoV-2。这些数据证明本hACE2小鼠可以支持SARS-CoV-2复制，可能的粪便介导病毒传播途径也与人类患者相似。

在感染肺部可以观察到一些类似新冠肺炎的病理特征：

G图：3 dpi肺泡间隔增厚(绿箭头)、出血(黑箭头)、炎症细胞浸润(红箭头)；

H图：在 5 dpi 肺中观察到透明膜形成（蓝色箭头）和出血（黑色箭头）；

I图：在 6 dpi 肺中观察到肺泡间隔增厚（绿色箭头）、出血（黑色箭头）、透明膜(蓝色箭头)部分溶解；

L和M图：7 dpi (L)和9 dpi (M)肺出血(黑色箭头)；

N图：感染后指定时间点的 HE 评分， 比例尺：100 μm (G-M)。

最后，为了检验小鼠模型是否可以用于评价抗SARS-CoV-2治疗，用SARS-CoV-2中和抗体攻击 hACE2小鼠，病毒载量测定显示，中和抗体治疗显著抑制了病毒在肺部和气道中的复制，表明该抗体具有抑制SARS-CoV-2在体内复制的能力。

综上所述，通过四倍体补偿技术，结合CRISPR/Cas9胚胎干细胞基因编辑技术，在不需要繁殖步骤的情况下，快速大规模地生成了不同遗传背景的ACE2人源小鼠，是研究COVID-19发病机制和评估抗SARS-CoV-2治疗和疫苗的理想动物模型。该技术也可在未来快速建立应对其他紧急情况的特定小鼠模型。