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中国科学家证实:寨卡病毒是小头症元凶

2016年05月13日 11:22 来源于 财新网
有关寨卡病毒的研究,国际上多个研究小组都在同步竞争,进展迅速

  出品 | 科普中国

  制作 | 中国科学院遗传与发育生物学研究所李翠、知识分子编辑部李晓明

  监制 | 中国科学院计算机网络信息中心

  美国时间2016年5月11日,《细胞-干细胞》杂志(Cell Stem Cell)网络版发表了中科院遗传与发育生物学研究所研究员许执恒团队与军事科学院秦成峰团队合作的工作:寨卡病毒在小鼠体内感染神经前体细胞并导致小颅畸形。

  就在同一天,《自然》(Nature)和《细胞》(Cell)也分别发布了两个独立的研究小组的成果,他们分别成功建立了寨卡病毒感染的小鼠模型,并证实寨卡病毒与婴儿出生小头症存在确定关系。

  有关寨卡病毒的研究,国际上多个研究小组都在同步竞争,进展迅速。

  2016年3月4日,《细胞-干细胞》杂志发表研究进展显示,寨卡病毒能感染并杀死对大脑发育至关重要的神经干细胞。这是科学家第一次发现寨卡病毒与新生儿小头症之间可能有关联的证据。该研究是华人科学家美国约翰•霍普金斯大学的明国丽、宋红军、佛罗里达州立大学的唐恒立以及埃默里大学的金鹏带领4个研究小组联合攻关,持续工作约一个月后取得的发现。

  不过,明国丽在接受新华社采访时强调,这项研究不能提供直接证据,证明寨卡病毒感染是导致小头症的原因。

  2016年4月,美国疾病控制与预防中心(CDC)首次声称很可能是寨卡病毒(Zika virus,下文简称:ZIKV)感染导致小头畸形和其他的出生缺陷。全世界众多研究机构都在加倍努力,以确认婴儿小头畸形和孕妇感染寨卡病毒的关联性。

  在这场竞赛中,中国科学家与国际同行几乎同步取得突破,证实了寨卡病毒感染直接导致小头畸形。

  图片来自《细胞-干细胞》

  确认!寨卡病毒感染直接导致小头畸形

  2016年春节过后,中科院遗传与发育生物学研究所研究员许执恒接到邀请,加入中科院微生物所高福院士组织的寨卡病毒研究攻关团队并做了学术报告,不久即赴美国交流。

  “当时我去美国的三个学术机构访问,很多实验室都在抢着干,一路上大家都在讲寨卡病毒”,许执恒告诉《知识分子》,当时他还顺访了约翰•霍普金斯大学宋红军实验室并讨论了他们即将在3月4日发表的论文。

  找到寨卡病毒感染导致小头畸形的直接证据是这场科学竞赛的关键。

  “首先要证实寨卡病毒进入脑内,第二病毒要在那(脑内)复制”,许执恒说。寨卡病毒进入胎儿脑内已得到证实。 与之合作的军事科学院秦成峰团队在国内首先成功地从感染病人体内分离出一株寨卡病毒亚洲株系。许执恒团队利用小白鼠建立感染模型,将病毒注射入胎鼠的侧脑室。最开始的实验并不顺利,注射后病毒进不了小鼠胚胎,剂量加大则容易流产。再进一步探索,母鼠怀孕6.5天、7天、11天在宫内或颅腔内注射后全部流产,直到验证怀孕13.5天注射病毒,检测到病毒在小鼠脑内可以大量复制增殖,病毒感染神经干细胞后会阻碍其正常增殖,分化,并引起神经凋亡。在第18.5天许执恒他们发现,小鼠出现小头畸形。

  “那一刻,我们才敢说找到了‘the smoking gun’!”许执恒笑着说。

  在胎儿的大脑发育过程中,神经干细胞正常的增殖、分化和神经元迁移,对大脑的构建至关重要。经过五天的感染,感染病毒的小鼠表现出脑腔扩大,皮层变薄,整个鼠脑变小。

  许执恒团队不但成功建立了寨卡病毒体内感染模型,而且通过全基因组表达谱分析,他们发现大量与免疫、小头畸形、寨卡病毒的潜在受体及细胞凋亡相关的基因出现明显异常。这为进一步研究“寨卡病毒导致小颅畸形”的机制奠定了基础。同时,寨卡病毒感染体内模型的建立,将会推动寨卡病毒治疗药物筛选的进程。

  美洲疫情爆发 “寨卡”来势汹汹

  据相关报道,目前,寨卡病毒(ZIKV)已在几十个国家和地区传播,并且疫情不断发展,有蔓延全球之势。世界卫生组织(WHO)已经将寨卡病毒感染列为“国际关注的突发公共卫生事件”。

  寨卡病毒属黄病毒科(Flaviviridae),黄病毒属(Flavivirus),单股正链RNA病毒,是一种通过蚊虫进行传播的虫媒病毒,与登革热病毒、日本脑炎病毒及西尼罗病毒同属。

  小头畸形是一种罕见疾病,婴儿在子宫或者婴儿期大脑发育异常,从而导致头部明显变小。患有小头畸形症的婴儿在生长发育过程中大脑发育明显异常,智力发育显著迟缓,有的患儿会出现癫痫、运动障碍、语言障碍及行为异常。

  2015年中以来,寨卡病毒感染在南美洲暴发,并在全球范围内播散蔓延,我国已发现多例寨卡病毒感染病人,因此,也面临输入并引起流行的风险。

  与之前比较温和的病情相比,2015-2016美洲疫情爆发特别值得人们警惕,当寨卡病毒在巴西爆发的同时,突然出现了大规模患有小头畸形的婴儿出生。从2015年3月到2016年3月,巴西有6000多名婴儿被诊断患有小头畸形,和往年相比高出了20倍,而这些婴儿的母亲大多感染了寨卡病毒。

  研究者提示,伊蚊叮咬是寨卡病毒传播的主要途径,不过也有输血、性接触导致病毒感染的报道。

  鉴于该病毒在全球流行的严重性,以及奥运会即将在巴西举行,国际卫生组织(WHO)宣布寨卡病毒感染为“国际关注的突发公共卫生事件”。

  根据国家卫生和计划生育委员会报告,截止到2016年3月10日,内地发现12例病毒携带者,均为境外旅行感染,而病毒学家则表示,海南和台湾有快速传播寨卡病毒本地流行病例的较大风险,主要原因在于,这些地方都有埃及伊蚊出没。

  研发寨卡病毒疫苗是当务之急

  面对来势汹汹的寨卡病毒,科学界正在全力研发疫苗。

  由于诊断手段的局限性以及检测时间的限制性,科学家很难判断患者是否感染了寨卡病毒。最为精准的检测方法是从病人血液中检测病毒的RNA,但这也只能在第一个病症出现的一周以内方能奏效。

  种种因素大大增加了对寨卡病毒进行研究的难度。目前此项工作正在紧锣密鼓地展开,美国国家过敏症和传染病研究所理事Anthony Fauci此前表示,寨卡病毒疫苗的研发到投入使用至少还需要5-7年。

  但是,确证寨卡病毒与婴儿出生小头症的直接关系大大推进了疫苗研发的进程。

  “最快三个月内就可以看到进展了”,许执恒说,“下一步就可以做动物模型的筛药实验,也可进一步验证疫苗的有效性”。

  2015年感染寨卡病毒的巴西患儿目前只有一岁左右,医生尚不能肯定感染病毒后可能出现的发育异常。而实验小鼠发生的异常将有望得到进一步科学解释,进而为医生提供建议。

  “我们的优势在于探索出进一步降低病毒使用量的办法,大幅度降低胎鼠死亡率,有利于观察小鼠发育的异常现象。而其他人用病毒量可能是我们的百倍。”许执恒表示。

  对于更加激烈的疫苗研发竞争,许执恒表示,国际同行都在试,中国科学家提供了第一种研究寨卡病毒导致小头畸形的动物模型, 并发现一些候选药物和疫苗,有一定竞争优势,但是“最终是否管用还是要看运气”。

  本文部分内容来自中国科普博览《全球首次!寨卡病毒导致小颅畸形在动物模型中获证实》一文,特此致谢。 

责任编辑:崔筝 | 版面编辑:王永
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