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Science:诺如病毒历史性进展,困扰人类半个世纪难题被攻克

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发表于 2016-8-29 19:09:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
    诺如病毒(NorovirusNoV)是一种引起非细菌性急性胃肠炎的病毒,自1968年发现该病毒,至今科学家对它是如何感染人类,并导致疾病背后的机制依然知之甚少。这是因为,这种病毒无法在实验室中实现体外培养。近日,来自美国贝勒医学院的Mary K. Estes教授带领研究团队终于攻克了这个世界性难题,首次在干细胞来源的人肠道细胞上成功培养了诺如病毒,这为打开NoV秘密之门找到了钥匙。这项突破性研究成果在825日在线发表于国际顶尖杂志《Science》上。


    NoV又称诺瓦克病毒(Norwalk Viruses),最早是从1968年在美国诺瓦克市暴发的一次急性腹泻的患者粪便中分离得到的。此后,世界各地陆续自胃肠炎患者粪便中分离出多种形态与之相似但抗原性略异的病毒样颗粒,均以发现地点命名,如:Hawaii VirusHV)、Snow Mountain VirusSMV)、Mexico VirusMxVSouthampton VirusSOV)等。直至20028月第八届国际病毒命名委员会批准命名为诺如病毒。诺如病毒直径约为26~35nm,无包膜,表面粗糙,球形,呈二十面体对称,属于杯状病毒科。诺如病毒感染性强,受粪便污染的食物及水是主要的传播媒介,其他的传播途径还包括与受感染的病人有亲密接触、直接接触受污染的物件及由空气传播。常在社区、学校、餐馆、医院、托儿所、孤老院及军队等处引起集体暴发。感染后平均潜伏期在2448h,感染者发病突然,主要症状为恶心、呕吐、发热、腹痛和腹泻,严重者甚至导致死亡。



   
    诺如病毒具有高度的物种专一性,每一种诺如病毒只能感染一个物种。人类诺如病毒(HuNoV)在实验室中都不能感染培养的人类细胞,同时也无法感染生物医学研究中常用的动物模型,如小鼠、大鼠或兔子等。因此培养系统的缺失成为人们对NoV的感染、抗原性、免疫反应性和进化等方面认识的最大障碍。为了解决这一问题,研究人员尝试利用原代人免疫细胞和人肠道上皮癌细胞对HuNoV进行培养,但均未成功。在前人的工作基础上,Mary K. Estes教授决定使用一种全新的人类肠道细胞培养系统进行试验。通过从人肠道组织中分离出干细胞,诱导分化出包括多种肠上皮细胞的、未转化的、生理功能完善的肠道细胞组织(human intestinal enteroidsHIEs)。结果发现,HIEs完全能够支持诺如病毒GII.4的感染和扩增,产生感染性病毒颗粒。



   
  
    除了全世界流行株GII.4外,研究人员随后还检测了其他几株NoV包括GI.1, GII.3, GII.17,结果这几株病毒却不能在HIEs上培养。因此,研究人员决定添加一些自然存在于肠道中的蛋白酶来模拟肠道环境。令人惊讶的是,在添加肝脏分泌的胆汁后,这些诺如病毒就能实现感染复制,而胰腺分泌的胰酶则无效。由此可见,HIEs和胆汁构建的肠道细胞环境是诺如细胞感染所必须的。


      NoV究竟感染肠道的哪一部分呢?研究人员对来源于人十二指肠、空肠和回肠的穿刺组织分化而得的HIEs进行感染,发现这些肠道部分都能被病毒感染,而且感染细胞为肠上皮细胞。以往的临床调查提示NoV感染依赖于机体组织血型抗原(histo-blood group antigensHBGAs),而肠道细胞中岩藻糖转移酶(FUT2)能够将岩藻糖转化成HBGAs前体,宿主FUT2遗传因素与NoV亚型的易感性相关。为了对这一现象进行验证,研究人员利用FUT2阳性和FUT2阴性人肠组织构建出HIEs,并用NoV进行感染。结果显示,GII.4只能感染FUT2阳性细胞,GII.3FUT2阳性和FUT2阴性细胞都能感染,与之前的临床数据吻合。


    该项研究建立了一个人类诺如病毒可以生长的体外细胞培养系统,不仅有助于对NoV感染发病机制、不同个体易感性差异和流行病毒的基础研究,同时为NoV疫苗和药物研发提供了平台。


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 楼主| 发表于 2016-8-29 19:11:34 | 显示全部楼层
Replication of human noroviruses in stem cell–derived human enteroids

Khalil Ettayebi1,*, Sue E. Crawford1,*, Kosuke Murakami1,*, James R. Broughman1, Umesh Karandikar1, Victoria R. Tenge1, Frederick H. Neill1, Sarah E. Blutt1, Xi-Lei Zeng1, Lin Qu1, Baijun Kou1, Antone R. Opekun2,3,4, Douglas Burrin3,4, David Y. Graham1,2,5, Sasirekha Ramani1, Robert L. Atmar1,2, Mary K. Estes

The major barrier to research and development of effective interventions for human noroviruses (HuNoVs) has been the lack of a robust and reproducible in vitro cultivation system. HuNoVs are the leading cause of gastroenteritis worldwide. We report successful cultivation of multiple HuNoV strains in enterocytes in stem cell–derived, nontransformed human intestinal enteroid monolayer cultures. Bile, a critical factor of the intestinal milieu, is required for strain-dependent HuNoV replication. Lack of appropriate histoblood group antigen expression in intestinal cells restricts virus replication, and infectivity is abrogated by inactivation (e.g., irradiation, heating) and serum neutralization. This culture system recapitulates the human intestinal epithelium, permits human host-pathogen studies of previously noncultivatable pathogens, and allows the assessment of methods to prevent and treat HuNoV infections.

http://science.sciencemag.org/co ... /24/science.aaf5211

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发表于 2016-8-30 02:39:35 | 显示全部楼层
是个大突破。。
好多病毒现在还没与体外培养系统。。

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发表于 2016-8-30 12:11:06 | 显示全部楼层
乙肝和丙肝现在都不行吧!

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 楼主| 发表于 2016-8-31 13:24:22 | 显示全部楼层
rojjer 发表于 2016-8-30 12:11
乙肝和丙肝现在都不行吧!

HBV只能在人原代肝细胞培养复制,限制太大。2012年nibs的李文辉教授发现了乙肝受体NTCP,现在向HepG2稳转NTCP就可以感染HBV了。

HCV只有JFH-1这一株病毒能在体外肝细胞如Huh-7等中培养。在1999年日本科学家Wakita从一位病人中分离得到了JFH-1之一2a亚型的HCV,后来对其他几型HCV的研究都是通过替换JFH-1的结构蛋白的复制子来进行。

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发表于 2016-9-3 21:44:30 | 显示全部楼层
科技的魅力,人家都体外培养成功了,我却还在为毕业的文章操心

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 楼主| 发表于 2016-9-4 11:48:38 | 显示全部楼层
heartsound 发表于 2016-9-3 21:44
科技的魅力,人家都体外培养成功了,我却还在为毕业的文章操心

加油,任何大的突破都是靠小发现积累的

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发表于 2016-9-10 15:27:20 | 显示全部楼层
ipsvirus 发表于 2016-9-4 11:48
加油,任何大的突破都是靠小发现积累的

好的,多谢管理员老大的鼓励。

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发表于 2016-9-14 10:21:44 | 显示全部楼层
诺如病毒,一个常被忽略的腹泻病原体!
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