编者按:近期,基孔肯雅热疫情在全球范围内扩散,已经有119个国家报告病例,约550万人面临感染风险。基孔肯雅热由基孔肯雅病毒(CHIKV)引起,这是一种主要通过伊蚊叮咬传播的病毒性传染病,可能导致严重的关节疼痛和神经系统并发症。人类对基孔肯雅病毒的研究从未停止。本文特别回顾了一项由法国巴斯德研究所研究团队在病原体生物学期刊《PLoS Pathogens》上发表的研究,该研究首次利用斑马鱼模型实现基孔肯雅病毒感染过程的全身实时可视化,同时明确中性粒细胞在抗病毒应答中的核心作用。这项研究揭示了CHIKV的传播机制及宿主免疫应答,为深入理解CHIKV的致病机制和开发靶向疗法提供了全新的视角。值得注意的是,斑马鱼的透明特性使其成为一个完美的生物模型,并在感染性疾病研究与新药开发领域得到越来越广泛的应用,如何有效终止基孔肯雅病毒的持久性感染,正逐渐显露曙光。
01、斑马鱼:破解感染的理想模型
基孔肯雅病毒(CHIKV)是一种可能引发严重疾病的虫媒病毒,对全球公共卫生安全构成重大威胁。然而,CHIKV在宿主体内的传播、细胞嗜性及宿主免疫反应的动态过程仍不清晰。传统的小鼠等哺乳动物模型虽然能够部分模拟人类疾病,但难以在活体内进行全身感染动态的可视化观察。而斑马鱼的特性则使其成为解决此问题的理想工具。尽管斑马鱼与人类有明显差异,但其基因同源性高达87%,且其胚胎透明,非常适合进行成像研究。斑马鱼不仅拥有类似哺乳动物的先天和适应性免疫系统,而且在出生后的一个月内,仅依赖其先天免疫系统,因而成为研究病毒早期入侵机制的理想模型。研究人员通过向3天大的斑马鱼静脉注射表达绿色荧光蛋白的基孔肯雅病毒(CHIKV-GFP),观察到病毒在短短14小时内便在肝脏、肌肉、鳃部和脑部等多个器官内感染细胞,形成强烈的感染高峰。CHIKV感染还会引发显著的I型干扰素反应,进一步证实嗜中性粒细胞在控制CHIKV感染中发挥了关键作用。因此,斑马鱼模型是一种新颖且有价值的动物模型,能够动态可视化人类病毒的复制和致病过程,以及宿主的免疫反应。
02、主要研究成果
1构建斑马鱼基孔肯雅病毒模型,实现全身实时感染可视化观察。本研究通过静脉注射CHIKV-115或CHIKV-GFP成功建立了3日龄的斑马鱼基孔肯雅病毒感染模型,首次在斑马鱼中实现细胞分辨率的全身病毒感染动态成像。实验结果显示,CHIKV在斑马鱼中有效复制,感染性病毒颗粒在感染后24-48小时达到高峰,其病理特征与哺乳动物相似。
2研究还揭示了I型干扰素的关键作用。CHIKV感染诱导的斑马鱼I型IFN基因的表达明显高于以往所报道的鱼类病毒。在敲除IFN受体或信号分子MAVS后,观察到病毒载量大幅增加,表明IFN通路对生存至关重要。
3中性粒细胞作为主要IFN生产者的发现也是本研究的重要亮点。研究表明,中性粒细胞是CHIKV感染后产生IFN的主要白细胞类型,其增殖是依赖宿主IFN反应的。进一步研究还发现,中性粒细胞在控制CHIKV感染中起着至关重要的作用。
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03、编者点评
本研究首次在斑马鱼中实现了实时、高分辨率观察病毒感染的动态过程,并为CHIKV发病机制的研究建立了新的模型。该研究不仅帮助深入理解病毒与宿主之间的相互作用,还为新疗法的开发提供了强大工具。此外,中性粒细胞被确认为控制CHIKV感染的关键防线,这一发现颠覆了传统的将其视为“炎症士兵”的认知。