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病毒侵染细胞机制研究进展

来源:

作者:Tamara Bhandari


      诺如病毒是世界上最常见的痢疾病原体,但科学家对于它感染人体的机制知之甚少。由于诺如病毒无法在实验室培养,对诺如病毒的研究一直停滞不前。


       如今,华盛顿大学(Washington University)药学院已经鉴定出诺如病毒用来侵染细胞的蛋白质。这项在小鼠体内进行的实验提供了解决过去难以研究的诺如病毒的新思路,借此可能发现医治这种病毒的疗法,或者研制出疫苗。

      “不能在实验室中培养病毒阻碍了对抗病毒药物的研究。如果你不能获取那些在人体细胞中大量繁殖的病毒,又怎么能找到能抑制其增殖的物质呢? ”马林克罗(Mallinckrodt)制药公司研究员兼病理与免疫学部门负责人,同时也是研究的通讯作者—HerbertVirgin博士说道,“这一发现为我们构建小鼠体内的病毒侵染模型提供了良好的基础。运用这一模型,我们可以研究诺如病毒的致病机理,寻找治疗方法。”



       这一研究于8月18日在《科学》(Science)杂志上发表。诺如病毒因在游艇,军营等地引起痢疾爆发,导致病人出现呕吐,胃痉挛等症状,因此臭名昭著。虽然对于大多健康人来说,感染诺如病毒仅仅意味着一两天不断跑厕所,但对于癌症病人或老年人等体质较弱的人,这一疾病会更加持久甚至致命。

      诺如病毒有很多种,但每种都只能感染一个动物物种。人类诺如病毒无法感染生物医学实验中常用的小鼠,兔子等物种,甚至无法在皮氏培养皿中的人类细胞中生长。

      “由于人类诺如病毒无法在人类细胞系中或实验室动物体内生长,也就无法测试药剂和疫苗,” Virgin说,“你不得不在人体中进行这些实验,但是如果能在动物中先进行试验会更好。”

      2003年,科学家发现了小鼠诺如病毒,这似乎是制作小鼠诺如病毒侵染模型的大好机会。小鼠基因组与人类基因组非常相似,两种诺如病毒在显微镜中也几乎毫厘不差。然而,谁也不能确定,小鼠诺如病毒侵染小鼠细胞的方式与人类诺如病毒侵染人类细胞的方式之间是怎样的联系。

Virgin




      Virgin,博士后研究员Craig Wilen(医学博士)和RobertOrchard(博士)认为如果他们能够找到小鼠诺如病毒只能感染小鼠而人类诺如病毒只能感染人类的原因,那么他们将能够进一步改善诺如病毒感染模型。

      研究者运用了基因工具CRISPR-Cas9来鉴定小鼠基因,这对研究小鼠的诺如病毒感染有重要意义。他们发现通过CRISPR-Cas9敲除CD300lf基因后,诺如病毒将无法感染细胞。CD300lf编码小鼠的一种细胞膜蛋白,研究者认为病毒以这一蛋白为媒介进入细胞内。

      此外,当研究者在人类细胞表面表达出小鼠CD300lf蛋白后,小鼠诺如病毒就能够感染人类细胞并增殖。“小鼠诺如病毒在人类细胞中生长的非常好,”Virgin说,“这告诉我们这一物种限制现象是由感染的第一步—即能否进入细胞决定的。一旦它们进入细胞,所有的其他机制很可能都相同,因为这些病毒非常相似。”

      此外,研究发现小鼠诺如病毒需要第二种分子(即辅因子)来感染细胞。仅有CD300lf一种蛋白是不够的。但是,他们还没有找出这个辅因子。

      “此时,比起辅因子是什么物质,我们知道更多的是它不是什么,”该研究的共同一作,Orchard说道,“几乎每周都有更为恰当的假设出现。它甚至可能是血液中的一个小分子,而非蛋白。”

      一个病毒在感染过程中需要辅因子是很不寻常的。他们的研究表明,必要辅因子的缺失可能是科学家难以在实验室中培养人类诺如细胞的原因。

      研究者们尝试用表达了小鼠CD300lf蛋白的人类细胞来研究诺如细胞感染。一种可行的方法是通过这种细胞筛选能够阻止病毒在细胞内增殖的药物。这种药物可以帮助灾难中心的人们预防痢疾,或者治疗免疫缺陷的病人。

      小鼠诺如病毒的发现也可以帮助人们更好地理解病毒引起疾病的机制。

      “我们依然不知道病毒能否感染上皮细胞或免疫细胞,但如果你想研发疫苗,这一问题的答案将至关重要,”研究的共同一作 Wilen说,“我们需要养一只不能表达CD300lf蛋白的基因敲除小鼠,我们将用它来鉴别能够被感染的细胞种类。我们希望通过对发病原理的进一步理解找到更好地治疗或预防这一常见疾病的方法。”



翻译:孙晓妍

审稿:方露

原文地址:https://source.wustl.edu/2016/08/new-clues-found-cruise-ship-virus-gets-inside-cells/

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