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科研動態(tài)

科研進(jìn)展 | 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)楊漢春團(tuán)隊(duì)揭示非洲豬瘟病毒入侵和感染的新機(jī)制

時間：2023-11-24 訪問量：1047

11月20日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院獸醫(yī)公共衛(wèi)生安全全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊漢春教授團(tuán)隊(duì)在《美國科學(xué)院院報》（PNAS）上在線發(fā)表了題為《非洲豬瘟病毒利用凋亡小體進(jìn)行胞間傳播》（Riding apoptotic bodies for cell-cell transmission by African swine fever virus）的研究論文。論文對非洲豬瘟病毒（ASFV）的感染和傳播途徑進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)ASFV劫持宿主細(xì)胞胞葬途徑，利用凋亡小體進(jìn)行胞間傳播，進(jìn)而逃逸抗體中和作用。研究結(jié)果為闡釋ASFV體液免疫逃逸機(jī)制提供了科學(xué)依據(jù)，對新型疫苗創(chuàng)制也具有啟示作用。

非洲豬瘟（ASF）是制約我國及全球生豬產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的首要因素，被稱之為養(yǎng)豬業(yè)的“頭號殺手”，在多個國家和地區(qū)成地方性流行。自2018年傳入以來，重創(chuàng)我國生豬產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)損失巨大。100年來，尚無針對該病的確實(shí)安全、有效的商品化疫苗或抗病毒藥物問世。非洲豬瘟病毒（ASFV）是引起該病的病原，為一種含有雙層囊膜、核質(zhì)大型DNA病毒，其粒子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基因組龐大，80%編碼蛋白功能未知。當(dāng)前人們對ASFV病原生物學(xué)及致病機(jī)制的認(rèn)知十分有限，極大制約了ASF高效疫苗的創(chuàng)制以及有效防控策略的制定。

ASFV主要感染豬單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)，其入侵和感染機(jī)制尚不清楚。體液免疫是宿主抗病毒感染的重要機(jī)制，然而臨床上發(fā)現(xiàn)針對ASFV的特異性抗體或“中和抗體”具有不完全中和作用，或中和抗體水平很低，病毒可與高水平抗體長期共存，并引起持續(xù)性感染，暗示該病毒存在可以逃逸體液免疫的特殊入侵和傳播機(jī)制。分類學(xué)上，ASFV屬于經(jīng)典病毒和超大型病毒(giant viruses) 之間的過渡性病毒, 既具有經(jīng)典病毒的外層囊膜結(jié)構(gòu)，也享有超大型病毒的重要特征，即病毒內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，因此推測ASFV可能利用細(xì)胞吞噬途徑（phagocytosis）途徑入侵宿主細(xì)胞。

胞間傳播是病毒逃避機(jī)體體液免疫的重要策略，其中細(xì)胞外囊泡（EVs）可作為細(xì)胞間物質(zhì)交換和信息傳遞的關(guān)鍵載體，亦可作為病毒胞間傳播的載體，備受關(guān)注。EVs主要有三種類型：外泌體（40-100 nm）、微泡（100-500 nm）和凋亡小體（ApoBDs，500-5000 nm）。鑒于ASFV粒子大小200nm左右，且編碼多種凋亡相關(guān)蛋白，嚴(yán)格調(diào)控宿主細(xì)胞凋亡過程，因此本研究主要聚焦凋亡小體在ASFV入侵和傳播中的作用和機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，ASFV感染豬原代肺泡巨噬細(xì)胞（PAMs）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并在感染后期誘導(dǎo)大量凋亡小體，釋放的凋亡小體中大量病毒粒子（Fig.1A-B）。利用構(gòu)建的GFP標(biāo)記的重組病毒對病毒感染過程進(jìn)行示蹤，活細(xì)胞成像揭示，感染ASFV的PAMs不斷產(chǎn)生凋亡小體，GFP陽性凋亡小體被鄰近未感染的PAMs吞噬，并開啟新一輪的感染（Fig.1C），暗示凋亡小體可能是ASFV在細(xì)胞間傳播載體。

Fig.1 ASFV誘導(dǎo)形成的凋亡小體被鄰近細(xì)胞吞噬并引起第二輪感染

作者進(jìn)一步利用差速離心方法分離得到高純度的凋亡小體組分，分析其是否能夠獨(dú)立介導(dǎo)病毒感染。透射電鏡分析揭示，細(xì)胞外病毒粒子為雙層囊膜，而凋亡小體攜帶的為只含有內(nèi)層囊膜的病毒粒子（ApoBD-ASFV）?；罴?xì)胞成像觀察發(fā)現(xiàn)，純化的ApoBD-ASFV可以被PAMs吞噬，并且引起有效感染，且該類型病毒粒子是感染后期的主要存在形式。Annexin V封閉凋亡小體表面的磷脂酰絲氨酸（PS）或者抗體封閉細(xì)胞膜表面胞葬受體TIM4均可有效阻斷ApoBD-ASFV的感染，但對不含有外層囊膜的病毒粒子的感染無明顯影響（Fig.2）。更為重要的是，高效價的ASFV陽性血清可部分阻斷不含外層囊膜病毒粒子的感染，但對凋亡小體介導(dǎo)的ASFV感染無阻斷效果。然而，采取反復(fù)凍融策略破壞凋亡小體膜的完整性后，釋放的病毒粒子對抗血清變得敏感。

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Fig.2 凋亡小體介導(dǎo)的ASFV感染依賴于吞噬信號

Fig.3 ASFV利用凋亡小體胞間傳播的模式圖

綜上，該研究揭示了ASFV劫持宿主細(xì)胞凋亡通路，利用凋亡小體進(jìn)行感染和胞間傳播的新機(jī)制。凋亡小體攜帶的為無外層囊膜的病毒粒子，可以有效逃逸抗體的中和作用，是ASFV的重要感染方式（Fig.3）。研究結(jié)果為闡釋ASFV的“巨噬細(xì)胞嗜性”，以及“中和抗體低下/無效”現(xiàn)象提供了部分解釋，豐富了ASFV免疫抑制與逃逸策略，為新型疫苗和抗病毒藥物設(shè)計提供了重要靶標(biāo)和思路。

動物醫(yī)學(xué)院韓軍和楊漢春教授為文章通訊作者，高鵬、周磊副教授及中國動物疫病預(yù)防控制中心吳佳俊研究員為論文共同第一作者。該研究得到十四五國家重點(diǎn)研究計劃（2021YFD1800100）、國家杰出青年科學(xué)基金（32025035）和國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-35）等項(xiàng)目的資助。

原文鏈接：https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2309506120

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