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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 輪狀病毒種屬限制性機(jī)制研究以及人源輪狀病毒小型豬腹瀉模型的建立
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 為突破輪狀病毒種屬限制建立人源輪狀病毒動(dòng)物模型，本項(xiàng)目依據(jù)分子進(jìn)化理論，運(yùn)用生物信息學(xué)方法，證實(shí)了非結(jié)構(gòu)蛋白NSP1與種屬限制相關(guān)。進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)豬可能是人源輪狀病毒模型的理想動(dòng)物，選擇小型豬建立了人源輪狀病毒感染模型，并從臨床癥狀、免疫學(xué)、組織病理學(xué)、病毒生物學(xué)等方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)。該模型敏感性高、敏感期長、臨床癥狀明顯、免疫應(yīng)答穩(wěn)定，優(yōu)于其他動(dòng)物模型。本模型的建立為輪狀病毒研究及疫苗的研制奠定基礎(chǔ)。
- 詳細(xì)介紹：
- 輪狀病毒是導(dǎo)致5歲以下嬰幼兒腹瀉的重要病原體，目前尚缺乏安全有效的藥物和疫苗。大量關(guān)于輪狀病毒感染的研究均用實(shí)驗(yàn)小鼠作為動(dòng)物模型，但其本身存在敏感性差、敏感期短等問題，限制了其在評(píng)價(jià)輪狀病毒主動(dòng)免疫等方面的研究。人源輪狀病毒模型難以建立的關(guān)鍵問題是它具有較強(qiáng)的宿主種屬限制性。因此對(duì)輪狀病毒宿主種屬限制性的研究有利于突破種屬限制性，從而建立人源輪狀病毒感染的動(dòng)物模型。 本課題組在長期對(duì)輪狀病毒致病機(jī)制、疫苗開發(fā)的基礎(chǔ)上，依據(jù)分子進(jìn)化理論，運(yùn)用生物信息學(xué)手段，證實(shí)了輪狀病毒保守性最低的一種非結(jié)構(gòu)蛋白NSP1與其種屬限制性機(jī)制的關(guān)系。并在基因調(diào)控方面，證實(shí)了NSP1 3’端非翻譯區(qū)對(duì)種屬限制性的調(diào)控作用。在進(jìn)化分析中，我們發(fā)現(xiàn)豬源輪狀與人源輪狀病毒最為接近，豬可能是人源輪狀病毒模型的理想動(dòng)物。 基于此，我們選擇了我國自行選育的小型豬建立了人源輪狀病毒感染模型，并在臨床癥狀、小腸組織病理、免疫應(yīng)答等方面對(duì)該模型進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果證實(shí)小型豬是人源輪狀病毒模型的理想動(dòng)物，其臨床癥狀、小腸病理變化以及免疫應(yīng)答方面均優(yōu)于其他動(dòng)物模型。本模型的建立為推動(dòng)輪狀病毒感染的免疫保護(hù)機(jī)制和致病機(jī)制的進(jìn)一步研究及疫苗的研制奠定基礎(chǔ)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 創(chuàng)作目的：針對(duì)人源輪狀病毒感染動(dòng)物模型難以建立這一科學(xué)難題，為揭示輪狀病毒種屬限制性機(jī)制，建立人源輪狀病毒感染模型。 基本思路：依據(jù)分子進(jìn)化理論，運(yùn)用生物信息學(xué)等方法對(duì)輪狀病毒非結(jié)構(gòu)蛋白NSP1二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其與輪狀病毒的種屬限制性相關(guān)。進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，豬可能是人源輪狀病毒模型的理想動(dòng)物。用人源輪狀病毒接種小型豬，并對(duì)該模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果成功建立了人源輪狀病毒感染的動(dòng)物模型。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：人源輪狀病毒模型難以建立的關(guān)鍵問題是它具有較強(qiáng)的種屬限制性。對(duì)種屬限制性機(jī)制的研究有利于突破種屬限制，建立人源輪狀病毒感染的動(dòng)物模型。 先進(jìn)性：國內(nèi)外文獻(xiàn)均未見NSP1與種屬限制性機(jī)制的相關(guān)性報(bào)道，并首次使用小型豬成功建立了人源輪狀病毒感染模型。 獨(dú)特之處：從進(jìn)化角度尋找理想的動(dòng)物模型的思路為其他病毒動(dòng)物模型的建立提供了借鑒。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本研究從分子進(jìn)化的理論研究種屬限制性，為相關(guān)研究提供借鑒，并為建立和完善人源輪狀病毒動(dòng)物模型提供了理論支持。該模型的成功建立為輪狀病毒致病機(jī)制、疫苗及藥物開發(fā)等研究奠定了基礎(chǔ)。對(duì)種屬限制性的研究，為篩選合適毒株，研制減毒活疫苗提供了參考。具有廣闊的應(yīng)用前景。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 輪狀病毒是導(dǎo)致5歲以下嬰幼兒腹瀉的重要病原體，目前尚缺乏安全有效的藥物和疫苗。大量關(guān)于輪狀病毒感染的研究均用實(shí)驗(yàn)小鼠作為動(dòng)物模型，但其存在敏感性差、敏感期短等問題，限制了在評(píng)價(jià)輪狀病毒主動(dòng)免疫等方面的研究。人源輪狀病毒模型難以建立的關(guān)鍵問題是它具有較強(qiáng)的宿主種屬限制性。對(duì)輪狀病毒宿主種屬限制性的研究有利于突破種屬限制性，建立人源輪狀病毒感染的動(dòng)物模型。 本課題組在長期對(duì)輪狀病毒致病機(jī)制、疫苗開發(fā)的基礎(chǔ)上，依據(jù)分子進(jìn)化理論，運(yùn)用生物信息學(xué)手段，證實(shí)了輪狀病毒非結(jié)構(gòu)蛋白NSP1與其種屬限制性機(jī)制的關(guān)系。并在基因調(diào)控方面，證實(shí)了NSP1 3’端非翻譯區(qū)對(duì)種屬限制性的調(diào)控作用。在進(jìn)化分析中，發(fā)現(xiàn)豬源輪狀與人源輪狀病毒最為接近，豬可能是人源輪狀病毒模型的理想動(dòng)物。 基于此，選擇了我國自行選育的小型豬建立了人源輪狀病毒感染模型，并在臨床癥狀、小腸組織病理、免疫應(yīng)答等方面對(duì)該模型進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果證實(shí)小型豬是人源輪狀病毒模型的理想動(dòng)物，其臨床癥狀、小腸病理變化以及免疫應(yīng)答方面均優(yōu)于其他動(dòng)物模型。本模型的建立為推動(dòng)輪狀病毒感染的免疫保護(hù)機(jī)制和致病機(jī)制的進(jìn)一步研究及疫苗的研制奠定基礎(chǔ)。
獲獎(jiǎng)情況
- 1. 本作品部分內(nèi)容以第一作者發(fā)表在2009年免疫學(xué)重要期刊Immunology letters第127卷上，該雜志為英文SCI收錄期刊，2009年影響因子為2.906。 Liu KJ, Yang X, Wu YZ, Li JT. Rotavirus strategies to evade host antiviral innate immunity. Immunol Lett. 2009; 127:13-18. 2. 本作品部分內(nèi)容以第一作者或共同第一作者分別發(fā)表在2008、2009年國家統(tǒng)計(jì)源期刊《第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)》、《生命的化學(xué)》、《中國免疫學(xué)雜志》上。? 劉凱軍，李晉濤. 細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞表位預(yù)測[J] 生命的化學(xué) 2008; 28(3):331-335. ? 劉凱軍， 李晉濤. 輪狀病毒非結(jié)構(gòu)蛋白NSP1與宿主的相互作用[J] 生命的化學(xué) 2008； 28（5）：563-565。? 劉凱軍, 李晉濤. 輪狀病毒非結(jié)構(gòu)蛋白NSP1與種屬限制性機(jī)制相關(guān)性研究[J] 第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào) 2009；31(3):194-197. ? 楊霞*，劉凱軍*，李晉濤等 人Izumo蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)及B細(xì)胞抗原表位預(yù)測[J] 中國免疫學(xué)雜志 2009;12（25）：899-902 (*共同第一作者) 3. 本作品摘要在2008年11月在西安舉行的第六屆全國免疫學(xué)大會(huì)會(huì)議論文集刊登，并被邀請(qǐng)?jiān)诟腥九c免疫學(xué)分會(huì)場進(jìn)行口頭匯報(bào)交流。摘要題目：輪狀病毒非結(jié)構(gòu)蛋白NSP1與種屬限制性機(jī)制相關(guān)性研究。感染與免疫學(xué)分會(huì)場口頭報(bào)告 題目：NSP1: a weapon for rotavirus to fight against host innate immunity。 4. 本作品摘要在2009年第七屆全軍免疫學(xué)大會(huì)會(huì)議論文集刊登。題目為：Rotavirus strategies to evade host antiviral innate immunity。
鑒定結(jié)果
- 查新（1）NSP1與種屬限制性關(guān)系的研究，檢索范圍內(nèi)未見其他文獻(xiàn)報(bào)道。（2）國外有使用無菌小豬建立輪狀病毒腹瀉動(dòng)物模型的文獻(xiàn)報(bào)道，檢索未見其他使用我國自行選育的小型豬建立人源輪狀病毒腹瀉模型的報(bào)道。
參考文獻(xiàn)
- [1] Mario Barro, John T. Patton. Rotavirus nonstructural protein 1 subverts innate immune response by inducing degradation of IFN regulatory factor 3. PNAS, 2005, 102(11): 4114-19. [2] Karen Kearney, Dayue Chen, Zenobia F Taraporewala, et al. Cell-line-induced mutation of the rotavirus genome alters expression of an IRF3-interacting protein. EMBO, 2004, 23: 4072-4081 [3] Pina-Vazquez C, De Nova-Ocampo M, Guzman- Leon S, et al. Post-translational regulation of rotavirus protein NSP1 expression in mammalian cells. Arch Virol, 2007, 152: 345-68. [4] Graff JW, Ewen J, Ettayebi K, et al. Zinc-binding domain of rotavirus NSP1 is required for proteasome-dependent degradation of IRF3 and autoregulatory NSP1 stability. J Gen Virol, 2007, 88: 613-20. [5] Barro M, Patton JT. Rotavirus NSP1 inhibits expression of type I interferon by antagonizing the function of interferon regulatory factors IRF3, IRF5, and IRF7. J Virol, 2007, 81: 4473-81.
同類課題研究水平概述
- 輪狀病毒種屬限制性機(jī)制一直都是人源輪狀病毒感染模型建立的最大障礙。人們試圖通過各種手段尋找與種屬限制性機(jī)制相關(guān)的病毒蛋白，如Stephen J 等對(duì)5個(gè)種屬12株在印度分離的輪狀病毒NSP1進(jìn)行過序列比對(duì)，但當(dāng)時(shí)對(duì)NSP1的功能還不清楚，同時(shí)由于樣本量過少，且受地域限制，只提出了NSP1與種屬限制性機(jī)制相關(guān)的假設(shè)，并沒有得到充分的證明，也沒有找到?jīng)Q定種屬限制性的關(guān)鍵區(qū)域。此外，Schroeder等對(duì)RV結(jié)構(gòu)蛋白VP4與VP7進(jìn)行過序列比對(duì)試圖找出保守序列，闡明RV的種屬限制性機(jī)制，但是結(jié)果并不理想，VP4與VP7在種屬內(nèi)保守性和種屬間的變異性沒有明顯的規(guī)律，通過VP4和VP7繪制的進(jìn)化樹和種屬并無關(guān)聯(lián)。M. Ciarlet等對(duì)輪狀病毒其它非結(jié)構(gòu)蛋白如NSP4與種屬限制性的相關(guān)性進(jìn)行過研究，但是研究資料僅限于一個(gè)區(qū)域，一個(gè)時(shí)間段，且樣本量過少，結(jié)果并不理想，只是說明了某幾個(gè)種系來源的RV存在同源性（如兔、馬、牛），也沒能闡明其核心機(jī)制。近年來，人們對(duì)NSP1的研究不斷深入，其作用機(jī)制也逐步明確。Barro和Patton等人對(duì)NSP1作用機(jī)制的深入研究奠定了本研究的基礎(chǔ)，為尋找保守的基因和蛋白質(zhì)序列提供了參考依據(jù)。 在輪狀病毒感染模型的建立方面，大量關(guān)于輪狀病毒感染的免疫保護(hù)機(jī)制研究均用實(shí)驗(yàn)小鼠作為動(dòng)物模型，但其本身存在很大局限性：1)輪狀病毒種屬特異性強(qiáng)，人源輪狀病毒對(duì)小鼠不敏感，因此只能用動(dòng)物來源輪狀病毒作為替代進(jìn)行研究；2)輪狀病毒對(duì)小鼠致腹瀉的敏感期特別短(出生后約15天)，從而限制了其在評(píng)價(jià)輪狀病毒主動(dòng)免疫等方面的研究；3） Ward等建立了成年小鼠輪狀病毒感染模型，即成年小鼠接種同源輪狀病毒EDIM株后，雖不出現(xiàn)臨床癥狀，但于接種后的1-14天，糞便中可檢測到病毒抗原的排出，然而成年小鼠接種感染輪狀病毒EDIM株后，其致病過程、病理變化及免疫系統(tǒng)的發(fā)育時(shí)限均與嬰幼兒迥異，因此，用其作為模型只能起到有限的參考。國外有用悉生豬(Gnotobiotic piglets, GnP)作為輪狀病毒感染的動(dòng)物模型方面的報(bào)道，并且取得了較大進(jìn)展。但用悉生豬作為輪狀病毒感染的動(dòng)物模型存在繁殖能力弱、飼養(yǎng)費(fèi)用昂貴、作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物其基因純合度低等問題，限制了在輪狀病毒研究中的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。
