新型呼肠病毒吸附蛋白sigma1的致病机理研究

本室在SARS研究期间从SARS患者的临床标本中分离到4株呼肠病毒。我们的前期研究发现这4株呼肠病毒为基因组序列发生较大变异且经过多次天然重组的新型呼肠病毒，其基因组片段分别来源于不同的血清型；新型呼肠病毒的细胞吸附蛋白σ1基因变异最大，与已知σ1氨基酸同源性最高只有64%；动物感染实验表明新型呼肠病毒有较强致病性；新型呼肠病毒σ1基因转染细胞后可通过caspase依赖的线粒体途径诱导凋亡，而已知的呼肠病毒标准株主要通过μ1蛋白诱导凋亡，国内外还没有σ1诱导凋亡的明确研究。本项目将比较新型呼肠病毒σ1与呼肠病毒3个血清型标准株σ1诱导凋亡能力的差异；阐明新型呼肠病毒σ1诱导凋亡的关键结构域和关键氨基酸残基；建立呼肠病毒全基因组重排技术和σ1基因反向遗传学系统，进一步研究σ1的重排或变异与病毒的感染能力、复制能力和诱导凋亡能力之间的关系。本研究有望在新型呼肠病毒的致病机理方面取得突破性进展。

2003年的SARS疫情使科学界重新思考新发传染病的威胁。SARS冠状病毒已被世界卫生组织认定为SARS病原，但SARS患者中呼肠病毒、脊髓灰质炎病毒的高检出率仍然是SARS谜团之一。我们前期发现SARS呼肠病毒为一株新型重配病毒，其关键的S1基因发生了较大变异。呼肠病毒与致病性相关的重要特征是某些毒株能够诱导细胞凋亡。我们因此提出假设，σ1诱导细胞凋亡的差异可能是SARS呼肠病毒与呼肠病毒标准株间存在毒力差异的原因。..本项目首先在体外细胞模型上比较了SARS呼肠病毒与呼肠病毒标准株的σ1诱导凋亡的能力，结果发现它们的σ1均可以诱导细胞凋亡，其诱导细胞凋亡的能力没有显著性差异，这与我们此前的假设不符合。呼肠病毒的µ1蛋白被认为可诱导凋亡。我们接下来比较了SARS呼肠病毒的σ1与µ1诱导的细胞凋亡，在光镜下观察到重组表达的σ1与µ1均可以导致细胞明显病变，在电镜下可观察到处于凋亡早期、中期和晚期的细胞，用流式细胞仪检测进一步确认两蛋白都具有诱导凋亡的能力。在乳鼠感染模型上，我们进一步研究了SARS呼肠病毒致病性与细胞凋亡的关系，发现病毒感染可导致动物中枢神经损伤、心肌炎和肺炎；通过原位细胞凋亡检测，在感染乳鼠海马组织可见大量凋亡细胞，说明病毒诱导的细胞凋亡是造成组织损伤的直接原因。..此外，在2012年8月，我们在处置应对辽宁肉牛传染病疫情时鉴定确认了炭疽芽孢杆菌与A型产气荚膜梭菌存在广泛共感染，提示在这次疫情中这两种病原体可能存在一定协同作用。这与SARS的多病原联合感染有相似之处。SARS疫情似已彻底消失，这不符合传统的流行病学常识。我们认为多病原联合感染可能在SARS发生与流行过程中发挥了独特的作用。..在取得成果方面，共发表两篇2篇SCI文章（分别发表在International Journal of Infectious Diseases与Plos One），及申报一项军队医疗成果一等奖（与解放军第302医院和中科院武汉病毒所合报），题目是“呼吸道、肠道新发病毒性传染病病原体及防控技术研究”。重要的是，我们的系列研究特别是发现呼肠病毒与人类疾病的相关性，改变了人们对呼肠病毒的传统认识，其长期的“孤儿病毒”标签已被移除。主要发现已被多个国外同行研究证实，并被美国教材《传染病原理与实践》收录。未来多病原联合感染致病机理的研究将是传染病领域的一个重要研究方向。