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近期全球寨卡病毒感染大爆發(fā),在巴西及世界各地造成上千起小腦癥案例,但先前我們并不了解寨卡病毒和小腦癥的關(guān)聯(lián)。
近日,來自美國(guó)南加州大學(xué)的研究者在發(fā)布于科學(xué)期刊 Cell Stem Cell 的研究中找到了寨卡病毒中造成小腦癥兩個(gè)關(guān)鍵蛋白質(zhì),對(duì)于未來防止寨卡病毒感染孕婦并產(chǎn)下患有小腦癥的新生兒有很大的幫助。
這項(xiàng)研究指出,一個(gè)完整的寨卡病毒帶有 10 個(gè)蛋白質(zhì),其中只有 NS4A 和 NS4B 這兩個(gè)蛋白質(zhì)和小腦癥有關(guān)。這兩個(gè)蛋白質(zhì)在病毒中的功能有兩個(gè)共同點(diǎn):阻礙胎兒腦部的形成以及調(diào)動(dòng)病毒的力量。
這項(xiàng)研究的資深共同作者 Jae Jung 同時(shí)也是南加大 Keck 醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)及免疫學(xué)特聘講座教授表示,這項(xiàng)研究集結(jié)了病毒學(xué)及神經(jīng)生物學(xué)的專業(yè),也是首次以分子層次檢測(cè)寨卡病毒。而因?yàn)橐呀?jīng)了解了寨卡病毒與小腦癥 之間的分子機(jī)制,研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將研究結(jié)果運(yùn)用到寨卡病毒引起的小腦癥的治療上。
Jung 教授表示未來幾年內(nèi)或許幾針注射便能針對(duì) NS4A、NS4B 及相關(guān)的機(jī)制加以干擾破壞,以此對(duì)抗病毒。
美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心在今年 4 月證實(shí),寨卡病毒便是造成小腦癥等其他胎兒腦部缺陷的病原,但當(dāng)時(shí)原因尚未了解。Jung 所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在研究中找出了其中導(dǎo)致病情的分子機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)表示,他們是最早在懷孕中期的胎兒神經(jīng)干細(xì)胞中,檢測(cè)了 3 個(gè)不同品系寨卡病毒的研究,在先前的其他研究中,大多使用由成人細(xì)胞所制造的小型神經(jīng)干細(xì)胞類器官。
這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)展非??焖伲珡臎]有人細(xì)查寨卡病毒的蛋白質(zhì)。先前科學(xué)家只知道寨卡病毒就是病原,但是卻不知道究竟是哪個(gè)環(huán)節(jié)導(dǎo)致疾病。Jung 形容這兩者的差距就像知道美國(guó)國(guó)家奧運(yùn)代表隊(duì)得到了金牌,卻不知道得到金牌的是游泳隊(duì)。而研究團(tuán)隊(duì)所做的便是仔細(xì)檢驗(yàn)寨卡病毒蛋白質(zhì)中究竟是誰造成這些疾病。
合作綁架胎兒的神經(jīng)干細(xì)胞
NS4A 和 NS4B 這兩個(gè)蛋白質(zhì)之所以能夠致病,是因?yàn)樗鼈兏蓴_了細(xì)胞內(nèi)一個(gè)被稱為 Akt-mTOR pathway 的分子信息傳遞路徑,這個(gè)信息傳遞路徑是細(xì)胞內(nèi)非常重要的一部分,能夠調(diào)控細(xì)胞周期,和細(xì)胞的增生、癌化、休眠有關(guān)。
由于受到病毒蛋白質(zhì)的干擾,這條信息路徑?jīng)]辦法像正常狀況時(shí)一樣保護(hù)腦部的發(fā)育,并且維持自噬作用(autophagy)的調(diào)節(jié)。
自噬作用的功能是在細(xì)胞內(nèi)抵抗并分解外來病原體,自噬作用失調(diào)的影響相當(dāng)于破壞細(xì)胞內(nèi)的防御及回收機(jī)制。然而當(dāng)細(xì)胞受到黃病毒屬(flaviviruses)包含登革熱病毒、C 型肝炎病毒、寨卡病毒等病毒感染時(shí),自噬作用反而會(huì)幫助病毒增生復(fù)制。
感染細(xì)胞的寨卡病毒正好需要自噬作用的幫助,細(xì)胞內(nèi)的自噬作用失去控制不斷運(yùn)作之后,病毒就能夠運(yùn)用它所提供源源不絕的能量和營(yíng)養(yǎng)來進(jìn)行復(fù)制。由于大多的能量都被寨卡病毒所占據(jù),神經(jīng)干細(xì)胞缺乏代謝,細(xì)胞經(jīng)由分化或成長(zhǎng)轉(zhuǎn)變成神經(jīng)元或其他腦細(xì)胞的機(jī)會(huì)就越來越低。
總結(jié)來說,寨卡病毒的 NS4A 和 NS4B 這兩個(gè)蛋白質(zhì),借由阻礙腦部發(fā)育并且刺激增強(qiáng)自噬作用來使病毒得以散播。這兩個(gè)病毒蛋白質(zhì)合作綁架了胎兒的神經(jīng)干細(xì)胞,使得腦類器官大約少了一半,進(jìn)而導(dǎo)致新生兒神經(jīng)干細(xì)胞 65% 以上發(fā)育遲緩。
除此之外,神經(jīng)干細(xì)胞的分化成如神經(jīng)元或具有輔助功能的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞星狀細(xì)胞(astrocyte)等成熟腦細(xì)胞的比例也下降五成左右。
研究團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)著手研究 NS4A 和 NS4B 在腦部類器官及小鼠模式中的功能,以求更深入的了解。這項(xiàng)研究的通信共同作者 Zhen Zhao 是生理及生物物理學(xué)助理教授,他表示,“雖然并不是每一個(gè)受到寨卡病毒感染的懷孕婦女都會(huì)產(chǎn)下患有小腦癥的嬰兒,我們?nèi)匀黄谕軌虬l(fā)展新的治療方式,使寨卡病毒再也不會(huì)造成小腦癥。”
而目前科學(xué)家也正在尋找能夠有效的判別孕婦是否遭受寨卡病毒感染的生物標(biāo)記,借此提早加強(qiáng)應(yīng)對(duì)。
來源:TechNews科技新報(bào)