Hamster model for post-COVID-19 alveolar regeneration offers an opportunity to understand post-acute sequelae of SARS-CoV-2

L. Heydemann; Małgorzata Ciurkiewicz; Georg Beythien; Kathrin Becker; Klaus Schughart; Stephanie Stanelle‐Bertram; Berfin Schaumburg; Nancy Mounogou-Kouassi; Sebastian Beck; Martin Zickler; Mark Kühnel; Gülşah Gabriel; Andreas Beineke; Wolfgang Baumgärtner; Federico Armando

doi:10.1038/s41467-023-39049-5

학술저널 cc-by Full-text

저자정보: L. Heydemann Małgorzata Ciurkiewicz Georg Beythien Kathrin Becker Klaus Schughart Stephanie Stanelle‐Bertram Berfin Schaumburg Nancy Mounogou-Kouassi Sebastian Beck Martin Zickler Mark Kühnel Gülşah Gabriel Andreas Beineke Wolfgang Baumgärtner Federico Armando

출처: Springer Science and Business Media LLC Nature Communications 14(1)

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COVID-19 survivors often suffer from post-acute sequelae of SARS-CoV-2 infection (PASC). Current evidence suggests dysregulated alveolar regeneration as a possible explanation for respiratory PASC, which deserves further investigation in a suitable animal model. This study investigates morphological, phenotypical and transcriptomic features of alveolar regeneration in SARS-CoV-2 infected Syrian golden hamsters. We demonstrate that CK8<sup>+</sup> alveolar differentiation intermediate (ADI) cells occur following SARS-CoV-2-induced diffuse alveolar damage. A subset of ADI cells shows nuclear accumulation of TP53 at 6- and 14-days post infection (dpi), indicating a prolonged arrest in the ADI state. Transcriptome data show high module scores for pathways involved in cell senescence, epithelial-mesenchymal transition, and angiogenesis in cell clusters with high ADI gene expression. Moreover, we show that multipotent CK14<sup>+</sup> airway basal cell progenitors migrate out of terminal bronchioles, aiding alveolar regeneration. At 14 dpi, ADI cells, peribronchiolar proliferates, M2-macrophages, and sub-pleural fibrosis are observed, indicating incomplete alveolar restoration. The results demonstrate that the hamster model reliably phenocopies indicators of a dysregulated alveolar regeneration of COVID-19 patients. The results provide important information on a translational COVID-19 model, which is crucial for its application in future research addressing pathomechanisms of PASC and in testing of prophylactic and therapeutic approaches for this syndrome.

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