Development, Histological, and Ultrastructural Evaluation of Sheep Hyperimmune Serum Therapy for COVID-19 / Desarrollo, Evaluación Histológica y Ultraestructural de la Terapia con Suero Hiperinmune de Oveja para COVID-19

ABSTRACT

SUMMARY: In response to the threat posed by new variants of SARS-CoV-2 and the urgent need for effective treatments in the absence of vaccines, the aim of this study was to develop a rapid and cost-effective hyperimmune serum (HS) derived from sheep and assess its efficacy. The utilization of a halal-certified, easily maintained in certain geographic regions, easy-to-handle animal such as sheep could provide a viable alternative to the expensive option of horses. Sheep were immunized with a whole inactivated SARS-CoV- 2 antigen to produce HS, which was evaluated for neutralizing potency using the PRNT50 assay. K18-hACE2 transgenic mice (n=35) were divided into three groups control, SARS-CoV-2 exposure through inhalation, and SARS-CoV-2 exposed mice treated with HS. HS efficacy was assessed through serum proinflammatory cytokine levels, qRT-PCR analysis, histopathological examination of lungs and hearts, and transmission electron microscopy. Purified HS exhibited significant neutralizing activity (1/24,576). The SARS-CoV-2+HS group showed lower levels of TNF-α, IL-10, and IL-6 (P<0.01) and relatively lower levels of MCP-1 compared to the SARS-CoV-2 group. HS prevented death, reduced viral RNA levels in the lungs and hearts, protected against severe interstitial pneumonia, preserved lung tissue integrity, and prevented myocyte damage, while the SARS-CoV-2 group exhibited viral presence in the lungs. This study successfully developed a sheep-derived HS against the entire SARS-CoV-2 virus, resulting in a significant reduction in infection severity, inflammation, and systemic cytokine production. The findings hold promise for treating severe COVID-19 cases, including emerging viral variants, and immunocompromised patients.

RESUMEN

En respuesta a la amenaza que suponen las nuevas variantes del SARS-CoV-2 y la urgente necesidad de tratamientos eficaces en ausencia de vacunas, el objetivo de este estudio fue desarrollar un suero hiperinmune (HS) rápido y rentable derivado de ovejas. y evaluar su eficacia. La utilización de un animal con certificación halal, de fácil mantenimiento en determinadas regiones geográficas y de fácil manejo, como las ovejas, podría proporcionar una alternativa viable a la costosa opción de los caballos. Las ovejas fueron inmunizadas con un antígeno de SARS-CoV-2 completamente inactivado para producir HS, cuya potencia neutralizante se evaluó mediante el ensayo PRNT50. Los ratones transgénicos K18-hACE2 (n = 35) se dividieron en tres grupos control, exposición al SARS-CoV-2 mediante inhalación y ratones expuestos al SARS-CoV-2 tratados con HS. La eficacia de HS se evaluó mediante niveles de citoquinas proinflamatorias en suero, análisis qRT-PCR, examen histopatológico de pulmones y corazones y microscopía electrónica de transmisión. El HS purificado exhibió una actividad neutralizante significativa (1/24,576). El grupo SARS-CoV-2+HS mostró niveles más bajos de TNF-α, IL-10 e IL-6 (P<0,01) y niveles relativamente más bajos de MCP-1 en comparación con el grupo SARS-CoV-2. HS evitó la muerte, redujo los niveles de ARN viral en los pulmones y el corazón, protegió contra la neumonía intersticial grave, preservó la integridad del tejido pulmonar y evitó el daño de los miocitos, mientras que el grupo SARS-CoV-2 exhibió presencia viral en los pulmones. Este estudio desarrolló con éxito un HS derivado de ovejas contra todo el virus SARS-CoV-2, lo que resultó en una reducción significativa de la gravedad de la infección, la inflamación y la producción sistémica de citocinas. Los hallazgos son prometedores para el tratamiento de casos graves de COVID- 19, incluidas las variantes virales emergentes y los pacientes inmunocomprometidos.