对于寨卡病毒来说,感染大脑并不是什么新把戏

新的研究表明,在巴西畸形率高不是由病毒新的基因突变引起的

在寨卡病毒新的研究推翻了这一理论的是小头畸形,并在2015年巴西爆发兹卡看到其他神经缺陷率高是由于在病毒新收购的突变。

在本周发表的一项研究中,科学家在哥伦比亚大学医学中心发现,蚊子传播的病毒株较旧的可以感染和破坏发展的大脑一样好,最近分离的。新的工作,发表在《美国国家科学院院刊》上,也为研究其他嗜神经病毒提供了平台。

寨卡病毒于1947年被认定,但人类感染是罕见的,一般认为是轻度,吸引没有科学的关注。这改变了在2015年,当巴西当局注意的孕妇和畸形在婴儿寨卡病毒感染之间存在很强的相关性。

这一消息引起了微生物与免疫学副研究科学家Amy Rosenfeld博士的注意。当时,罗森菲尔德博士正在与希金斯微生物与免疫学教授文森特·拉卡涅洛(Vincent Racaniello)博士一起研究肠道病毒D68,这种病毒会导致儿童突然瘫痪。“寨卡病毒与肠病毒D68相似,它们都会影响中枢神经系统,”罗森菲尔德博士说。“我们想,‘我们有研究肠病毒D68等神经毒性病毒的所有工具,为什么我们不把它们应用到寨卡病毒上呢?’”在实验室技术员奥黛丽·沃伦(Audrey Warren)的协助下,该小组迅速开始研究寨卡病毒如何感染神经系统。

在获得几株寨卡病毒后,该团队很快开发出了在培养细胞中培养寨卡病毒并测量其传染性的方法。罗森菲尔德博士说,在等待批准用病毒感染小鼠的过程中,“理查德·瓦莱实验室的成员通过小道消息得知我们正在研究寨卡病毒,并前来与我们讨论合作的问题。”

瓦利博士,病理学和细胞生物学系细胞和分子生物学的科主任,已开发的方法保持胎鼠脑切片活着文化研究遗传畸形,这种情况在胚胎发育异常小的大脑和头。

David Doobin博士是Vallee实验室的一名医学博士/博士生,他最近发表了一篇具有开创性的论文,确定了在发育中的大鼠大脑中导致小头症的神经祖细胞行为缺陷。Drs。罗森菲尔德和杜宾联合起来,结合他们在病毒学和小头症方面的专业知识,来解决寨卡病毒问题。

他们很快发现,大鼠脑细胞不会支持寨卡病毒的复制,但小鼠脑片会。

至关重要的是,该团队测试的所有寨卡病毒株似乎都能在脑组织中复制。这动摇了该领域一个最令人担忧、也被大力推广的理论:之前良性的寨卡病毒突然获得了引发神经系统疾病的能力。罗森菲尔德博士说:“病毒已经进化成这种嗜神经病原体的想法是非常激进的,每个人都接受了它。”然而,这项新研究发现,1947年分离的病毒感染大脑切片,就像2015年巴西爆发的病毒和其他地方分离的病毒一样;寨卡病毒一直都能感染脑组织。

通过在动物大脑切片上研究这种病毒,哥伦比亚大学的研究小组还发现,这种病毒不仅杀死了细胞,还造成了广泛的混乱。其他研究小组已经研究了寨卡病毒在脑器官中的感染,脑器官是培养细胞的微型结构,可以自我组装,模仿脑组织;通过使用真实的脑组织,哥伦比亚大学的研究小组可以更详细地分析寨卡病毒对发育的影响。

作为新说明,寨卡病毒感染出轨神经元迁移。在大脑发育,波形蛋白组成的支架引导神经细胞到它们的最终位置。兹卡破坏了支架。大多数以前的工作表明,病毒通过诱导细胞凋亡,或程序性细胞死亡,脑细胞畸形引起;新的结果指向一个更为复杂的疾病过程。

事实上,小鼠大脑切片中寨卡病毒感染的发病机制可能与Vallee博士的大鼠大脑系统中遗传小头症的发展方式相似。这使得寨卡病毒和小鼠大脑切片系统成为研究大脑发育的强大工具。罗森菲尔德博士说,寨卡病毒按需破坏大脑发育的能力,为在任何基因操纵的小鼠背景下进行严格控制的实验提供了许多选择。

至于为何寨卡病毒是有联系的小头畸形在2015年巴西爆发,但不是以前(或以后)的爆发,已经提供了多种理论。方案包括在受影响的人与其他微生物,或环境因素的遗传差异,之前或并发感染。该病毒肯定会损害胎儿的大脑,但它并没有做到这一点一致。随着少数在早期的东非爆发的情况下,并在当时的人口缺乏基础设施,脑发育缺陷的关联可能被忽视了。

哥伦比亚大学研究小组发现的寨卡介导的大脑发育缺陷也与其他形式的大脑异常相一致,例如在寨卡感染婴儿中观察到的无脑畸形(光滑的大脑)。

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该项目由美国国立卫生研究院资助P01GM105536F30NS095577R21AI121944, 和R01AI102597).

作者宣称没有利益冲突。