Nature巴西寨卡病毒引发动物模型患小头畸形症

　　近日，刊登在国际杂志Nature上的一篇研究报告中，来自加州大学圣地亚哥医学院、巴西及塞内加尔的研究人员通过研究首次给出直接的实验证据，即证明巴西寨卡病毒实际上可以引发严重的婴儿出生缺陷。

　　文章中研究人员对小鼠模型、人类干细胞及体外培养的微型脑部结构(类器官)进行研究，研究者Muotri表示，在诸如巴西等地方随着寨卡病毒感染率的上升，往往会伴随着婴儿小头畸型发病率的增加，这二者之间或许存在某种关联，但目前并没有证据证实，而本文研究中我们就提出的直接的实验证据证明巴西寨卡病毒可以引发严重的婴儿出生缺陷(小头畸形)。

　　研究者开发出的这种确定寨卡病毒和小头畸形因果关系的特殊模型可以作为一种新型工具来帮助评估潜在疗法中和病毒的效力，利用这种新型平台科学家们就可以用来理解为何巴西寨卡病毒如此独特，同时还可以检测新型药物在抑制和病毒感染引发的神经学问题上的作用效果;此外研究者研究者们还开发出了一种强大的动物模型，而这种动物模型或会在测定潜在疫苗抵御病毒感染过程中被用到。

　　对小鼠模型的研究表明，小头畸形或许仅仅揭开了寨卡病毒感染的冰山一角而已，动物往往会在子宫内生长的时候发生生长停滞，而这就从根本上阐释了母体子宫内较差的胚胎发育情况;

　　目前关于寨卡病毒的媒体报道主要关注于小头畸形如何影响婴儿的健康，因为但凡是和小头畸形相关的图片都让人非常触目惊心，但真正对婴儿的影响或许是广泛而且摧毁性的。

　　随后研究人员将人类大脑类器官暴露于寨卡病毒中进行研究，类器官是一种来自多能干细胞的三维细胞胚芽;

　　研究结果表明，寨卡病毒的感染会导致类器官生长区域的减少并且会干扰皮质层的发育，此外巴西寨卡病毒还会对其他人类类器官皮质组织异常产生明显的影响。

　　研究者Muotri表示，我们在来自黑猩猩的类器官中检测了寨卡病毒的作用，以此来分析巴西寨卡同非洲寨卡病毒的适应性差异。

　　结果表明，相比非洲寨卡病毒而言，巴西寨卡病毒在来自黑猩猩的类器官中复制率较低，这就表明巴西寨卡病毒或许更加适应于人类机体的环境，当然研究者还希望通过后期研究来调查是什么样的遗传特性导致非洲寨卡病毒和巴西寨卡病毒的差异。

　　寨卡，一种通过蚊虫进行传播，症状与登革热相似的病毒，目前已经在美洲、非洲及亚洲等32个国家和地区大规模传播。

　　去年春天，巴西确诊第一例寨卡病毒感染，之后病毒开始在南美洲快速蔓延暴发，自此，寨卡病毒再次进入人类视野。尽管目前尚未发现寨卡病毒对一般成人有致命危害，但是孕妇一旦感染，部分新生儿将会在出生20小时内死于小头畸形。

　　目前世界上仍未研发出能够有效对抗寨卡病毒的疫苗，这是最让研究人员感到担心的事情，因此今年2月1日世界卫生组织将寨卡病毒列为国际医疗紧急事件之一。到目前为止，感染最严重的巴西感染人数约为150万人，其中已有3500例新生儿小头症病例，而一些新生儿因为小头畸形问题严重而死亡。

　　但是最近，寨卡病毒的研究有了突破性的进展。4月22日，在美国工作的多名华人科学家在新一期美国《细胞》杂志上宣布，他们借助3D打印“造屋”技术，培育出了一种低价的“迷你大脑”，可用于研究寨卡病毒如何引起新生儿小头症和其他出生缺陷。

　　虽然“迷你大脑”已问世多年，但由于此前的培养容器有可乐罐那么大，因此价格特别昂贵，很多实验室都没有能力去做。而此次华人团队利用3D打印机制造出只有手指头那么大的培养容器，可大批量培养出绿豆大小的“迷你大脑”，成本大幅降低。

　　这项发现由美国约翰斯·霍普金斯大学的一对中国夫妇共同发现——宋洪军与明国莉两位教授。他们发现寨卡病毒会感染婴儿大脑皮质层的特殊的干细胞，通过3D打印的迷你大脑，他们能够准确地看见怀孕的不同阶段的感染状况。

　　根据文章，这个“迷你大脑”是用人体多能干细胞制成的，与发育中的胎儿大脑很相似，其中包含干细胞、新产生的神经元，还有类似大脑皮层的分层结构。现在，这种“迷你大脑”可以长到20多周，能用于模拟研究在怀孕早期及中期寨卡病毒对胎儿的影响。

　　“如果感染发生在非常早期，病毒一般会感染迷你大脑的神经祖细胞并且感染会非常严重。一段时间之后，迷你大脑将会停止生长，(现实情境下)此时孕妇就会出现流产。”明国莉说，“但是如果感染发生在怀孕三个月到六个月情况会好一些，寨卡病毒仍倾向于感染神经祖细胞，但是同时也会感染其他神经细胞，结果‘迷你大脑’的尺寸可能会更小一些，相当于小头症。”

　　这些结果与现实中病毒感染孕妇的情况非常接近，这证明了孕期越早感染，就越严重。

　　尽管这项研究并不能治愈寨卡，但是这对寨卡病毒的研究有非常重大的意义。

　　“寨卡病毒最早是1947年在乌干达的一种猕猴中发现的，其3D结构模型早在2009年，与HIV、埃博拉一起就被科学家研究出来。寨卡病毒直径约50纳米，大约是HIV病毒的两个半大小。病毒包括E、M、C三种不同类型的蛋白质。”美国佐治亚理工大学神经生物学博士仲薇薇对《第一财经日报》记者表示。

　　据了解，在寨卡病毒的3D模型中，E和M表层蛋白形成的球形外壳会帮助病毒在感染的时候进入受体细胞。而寨卡病毒的基因组是由连接着衣壳蛋白的单链RNA组成的，一旦进入宿主细胞，RNA就能够稳定地进行与蛋白质的合成。不同于E、M、C三种结构蛋白，寨卡病毒的RNA能够编码7种并未在病毒结构中出现的7种其他蛋白。这些非结构蛋白控制着病毒的复制，抑制免疫反应。

　　在人体内，寨卡病毒颗粒首先侵染树状细胞然后通过血液流动进入其他组织器官。但可惜的是，由于目前有关寨卡病毒结构的信息非常有限，因此目前寨卡的3D模型是基于相关黄热病毒、西尼罗河病毒、登革热病毒的结构而建成。

　　“VisualScience科学建模部的计算机生物学家使用结构生物信息学的方法预测了寨卡蛋白的可能结构，事实上，这些方法不仅仅在基础科研领域广泛应用，并且也应用在药物研发、分子相互作用研究方面。”仲薇薇说。

　　Dana-Farber癌症研究所的科学家们在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一项新研究中报告称，针对某些免疫系统细胞双重特性的基础研究，为开发出一种新的癌症免疫疗法，避开与其他方法相关的一些缺点打好了基础。

　　这种新方法可通过改变散布于肿瘤的一些关键免疫系统细胞的身份，来发动对肿瘤的免疫系统攻击。调节性T(Treg)细胞通常会阻止它们好斗的表亲效应T (Teff)细胞攻击肿瘤。研究人员证实除去Tregs中的一个关键蛋白可使得Tregs失稳定而变成Teffs，参与破坏肿瘤。

　　至关重要的是，研究作者证实Treg转变为Teff只发生于在许多肿瘤中盛行的炎症条件下。由此，全身正常组织中的Tregs会继续对局部的Teffs发挥抑制作用，保护健康器官和组织免受攻击。这唤起了人们对于将免疫系统火力集中于肿瘤，而不产生残留损伤和有害副作用的新疗法的期望。

　　帮助领导了这项研究的美国科学院院士、Dana-Farber癌症研究所癌症免疫学与病毒性系教授Harvey Cantor博士说：“当前许多的免疫疗法涉及耗尽或阻断Tregs，以改变平衡转向Teff细胞。然而，这冒着触发自身免疫反应的风险，会导致Teff细胞攻击正常及恶性组织。我们方法的关键点在于，选择了肿瘤内的Tregs进行转换，让身体其他部位的Tregs不发生改变。”

　　这项研究建立在Cantor、资深作者Hye-Jung Kim博士和同事们以往的研究基础上。在发表于去年《科学》(Science)杂志上的一项研究中，他们报告称只要Tregs具有足够高水平的Helios蛋白，在炎症条件下它们可以维持免疫抑制特性。夺去Tregs充足的Helios可使得它们丧失这一身份，转变为Teff细胞(美院士Science开辟癌症免疫疗法新策略)。

　　新研究探讨了是否可以利用这种转变在癌症中实现治疗目的。

　　第一组实验涉及Treg细胞中丧失Helios的工程小鼠。当给这些动物注射黑色素瘤或结肠癌细胞时，它们会比具有正常Treg细胞的小鼠以更慢的速度形成肿瘤。“检查这些动物的肿瘤组织显示了一组不稳定的调节性T细胞，其中许多转变成为了Teffs，”Kim说。

　　随后研究人员探究了消除定居肿瘤的Tregs中的Helios生成是否可以产生同样的效应。研究人员测试了几种抗体，它们可以结合Tregs上一些关键受体，导致Helios生成减少。他们选择了一种很好发挥作用的抗体，在肿瘤负载Treg的小鼠中进行了测试。当他们分析肿瘤组织时，明显看到抗体触发了Tregs转变为Teffs。

　　Cantor评论道：“这代表了癌症免疫治疗的下一个阶段。我们现在获得了一种非常特异的靶向途径来诱导效应T细胞攻击癌症，同时降低对健康组织的副作用风险。下一步将是组织一项临床试验在患者中采用这种方法。”

　　当前以T细胞为基础的癌症免疫治疗只对小部分的患者群体起效。因此，需要新的癌症免疫疗法来让更多的患者受益。在发表于2016年3月17日Nature杂志上的研究中，中科院上海生命科学研究所生物化学与细胞生物学研究所(SIBCB)的许琛琦研究小组与李伯良课题组发现，抑制胆固醇酯化可以增强CD8+ T细胞(也称作杀伤性T细胞)的抗肿瘤活性(中科院Nature研究开辟癌症免疫治疗新领域)。

　　来自中科院生物物理研究所、德克萨斯大学西南医学中心的研究人员，报告了一种能够让癌症治疗更上一层台阶的新策略，以及一种测试和完善这种新型免疫治疗的方法。研究结果发布在在2016年的Cancer Cell杂志上(中科院傅阳心Cancer Cell：如何改善癌症免疫治疗)。

　　中科院Nature研究开辟癌症免疫治疗新领域

　　作为免疫系统中的重要成员，T细胞可以提供肿瘤监测，并发挥直接的抗肿瘤效应。但肿瘤可以通过肿瘤微环境中的各种机制来逃避T细胞的攻击。重激活T细胞的抗肿瘤效应已在各种癌症的治疗中显示出极大的临床获益。然而，当前以T细胞为基础的癌症免疫治疗只对小部分的患者群体起效。因此，需要新的癌症免疫疗法来让更多的患者受益。

　　在发表于3月17日《自然》(Nature)杂志上的新研究中，中科院上海生命科学研究所生物化学与细胞生物学研究所(SIBCB)的许琛琦(XU Chenqi)研究小组与李伯良(LI Boliang)课题组发现，抑制胆固醇酯化(cholesterol esterification)可以增强CD8+ T细胞(也称作杀伤性T细胞)的抗肿瘤活性。

　　这种提高T细胞功能的新方法或可作为当前癌症免疫疗法，如免疫检查点阻断剂的补充治疗。

　　研究人员从新的角度调查了T细胞抗肿瘤免疫。他们认为，调节T细胞代谢可使得杀伤性T细胞“在代谢上更适合于”对抗肿瘤细胞。作为脂膜的重要组分，胆固醇对T细胞的信号传导及功能极为重要。

　　科学家们发现，抑制胆固醇酯化酶ACAT1可以提高细胞膜胆固醇水平，由此促进T细胞信号传导和杀伤过程。他们利用一种ACAT1小分子抑制剂阿伐麦布(avasimibe)来治疗小鼠肿瘤模型中的癌症，显示出很好的抗肿瘤效应。结合阿伐麦布和检查点阻断药抗PD-1抗体显示出更好的抗肿瘤效应。

　　这项研究开辟了癌症免疫治疗的新领域，鉴别出了ACAT1是一个有前景的药物靶点。值得一提的是，阿伐麦布已在一些临床试验中进行测试用来治疗动脉粥样硬化，具有很好的人类安全记录。因此，阿伐麦布会是癌症免疫治疗一个很好的候选药物。

　　许琛琦博士与李伯良博士的研究方向分别是淋巴细胞的信号传导及胆固醇代谢平衡的基因表达调控。近年来，两位研究人员均取得了不少重要的研究成果。

　　2012年8月，李伯良研究员与宋保亮研究组合作，发现脂质合成与能量代谢之间的联系，并提出gp78可作为治疗肥胖、糖尿病等代谢疾病的靶标。研究成果公布在Cell Metabolism杂志上(上海生化与细胞所连发Nature，Cell子刊文章揭示分子机制)。

　　2012年12月，许琛琦研究员与中科院合肥物质科学研究院的王俊峰研究员合作，证实钙离子(Ca2+)通过调节脂质电荷调控了T细胞受体的激活。相关论文发表在Nature杂志上(中科院最新Nature文章)。

　　2014年7月，许琛琦研究员与上海生命科学研究院的季红斌研究员以及中科院长春应用化学研究所的王宏达研究员一起证实，阴离子脂质PIP2与EGFR近膜(JM)结构域之间的离子互作调控了EGFR独特的膜空间分布以及它的激活和功能。研究结果发表在Cell Research杂志上(中科院Cell Res揭示癌症EGFR信号活化新机制)。