朊病毒持续感染机制的研究

Prion is an inconvenient pathogen without nucleotide causing chronic and fatal infection in the central nerve systems of humans and other species. Four pivotal scientific problems in the fields of prion persistent infection and the pathogenesis of prion disease are planned to be systematically analyzed from the time-points of prion penetration, latent, morphology and development, rapid proliferation, host immunoresponse, neuropathological abnormality and disease onset, from the levels of molecule, cell, tissue and population, and from the sides of pathogen and host, using combined the results of proteomics, protein modification spectrum and transcript profile as well as methodologies of modern techniques of electron microscope morphology, molecular and cellular biology with the classical tools of animal experimental science (infectious test and transgenic mouse) and clinical epidemiology. Four major research components are designed, including (1) morphologic changes in the process of prion persistent infection, replication and conversion, (2) the synthetical influences of the changes of functional agents in brain microenvironment on prion replication and fibrillization, (3) the role of host innate immune in prions clearance and nerve damage, (4) the interspecies infections of prions in vitro and in vivo. Through those systematical studies from various points of views, the interaction between pathogen and host in brain tissue during prion formation and persistent infection is expected to be precisely clarified.

朊病毒是一种无核酸、非常规病毒，可引起人类和其他动物中枢神经系统慢性致死性感染。本项目拟围绕朊病毒持续感染和致病机理的四大科学问题，结合现代组学（蛋白质组、蛋白修饰谱、转录谱等）结果，采用分子/细胞生物学、新型电镜形态学、实验动物学（感染性实验、转基因动物）和临床流行病学相结合的技术手段，从群体、个体组织、细胞和分子层面，从朊病毒侵入、静止潜伏、形态发生、快速增殖、宿主免疫、病理损伤、疾病发生时间节点，从病原和宿主两个方面多维度，系统开展（1）朊病毒持续感染复制和转化过程中的形态学变化的研究（2）脑组织微环境生物活性因子变化对朊病毒增殖和纤维化影响的研究；（3）宿主天然免疫在朊病毒清除和神经损伤中作用的研究；（4）朊病毒跨种属感染体外和体内研究。进而从不同层面更加全面的阐明朊病毒形成和持续感染过程中与宿主防御体系的相互作用。

朊病毒是一种无核酸、非常规病毒，可引起人类和其他动物中枢神经系统致死性感染。本项目围绕朊病毒持续感染和致病机理的科学问题，系统开展了以下研究工作并获得了一些重要结果和关键数据。.1. 神经元线粒体损伤是朊病毒感染的重要细胞学特征。线粒体分裂和融解关键因子Drpl和Opa1异常，与疾病进展呈现相关性。通过增强Pink-Parkin通路引起线粒体自噬。线粒体中去乙酰酶SIRT3表达水平与活性下降，关键靶蛋白SOD2和ATP5β高度乙酰化。.2. 蛋白亚硝基化在朊病毒病进展中扮演了重要角色。脑组织一氧化氮合成酶异常变化。钙调蛋白Calmodolin、RyR2、AQP1、CaMKII、neurogranin、opalin等蛋白亚硝基化异常变化。感染中后期亚硝基化水平增加，具有疾病特异性。.3. 朊病毒感染可活化天然免疫并对神经元损伤有促进作用。转录因子NF-κB (p65)含量明显降低，并与细胞内朊病毒复制和积累相关。感染中后期α1-antichymotrypsin含量增加并促进朊病毒沉积。脑组织中补体可通过替代途径激活。脑组织中C3、CFB、CFP、IP10、KC、M-CSF等天然免疫因子明显增加。.4. 朊病毒可跨种属在体外复制并诱导实验性朊病毒感染。通过PMCA方法，小鼠朊病毒和仓鼠朊病毒可以对方种属的正常脑组织或肌肉为底物进行复制。新生成的跨种属朊病毒具有感染性，其分子特征与底物种属相同，与种子不同。开展了羊瘙痒因子体外RT-QuIC和PMCA跨种属扩增能力研究。 .5. 我国朊病毒病患者临床和流行病学特征。明确了我国gPrD流行特征，D178N FFI最多，次之为T188K和E200K gCJD。系统分析我国T188K gCJD（30例），P102L GSS（12例），D178N FFI（40例）患者的临床、流行病学、遗传学和实验室特征。.6. 朊病毒病诊断技术研究和评价。系统评价gCJD患者CSF中14-3-3、tau的诊断意义。首次发现sCJD患者CSF中CaM蛋白增高，建立了WB检测方法。建立了朊病毒患者CSF和皮肤样品RT-QuIC方法。.研究成果发表论文48篇，其中英文36篇。培养博士后1名、博士研究生10名，硕士研究生16名。本项目从发病机制、流行特征和诊断技术、科研论文及研究生培养方面均完成了预期目标，同时增加了计划外研究内容，扩展了研究意义。