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寨卡病毒放射状胶质细胞垂直小鼠后代的大脑皮层发育

2020.9.05

　　寨卡病毒通过识别放射状胶质细胞垂直传播影响小鼠后代的大脑皮层发育

　　寨卡病毒（Zika virus，ZIKV）是一种单链RNA病毒，可通过蚊子进行人类之间的传播。可引起无症状传染或者温和病症，包括发热，身体不适，发疹以及结膜炎，极少数会通过损害周围神经系统引发急性感染性多发性神经炎（Guillain-Barre syndrome ）。最近ZIKV在美洲地区，尤其是巴西大规模流行，导致了新生儿头小畸形比例的增加。有文献报道了小头的大脑中ZIKV病毒的存在。考虑到ZIKV病毒传播对婴儿中枢神经系统发育潜在的威胁，世界卫生组织在2016年2月宣布将ZIKV在孕妇妊娠过程中的威胁视为国际关切的公共卫生紧急事件（Public Health Emergency of International Concern，PHEIC ）。

　　尽管流行病学回顾性研究表明ZIKV头小畸形的形状也可能是由于化学或者环境影响导致的，最近三个独立的研究确定了ZIKV的确会影响人神经前体细胞。ZIKV可以特异的影响这些神经前体细胞并且抑制扩增。还有些单细胞基因表达分析研究表明，ZIKV受体在不同细胞中的表达（包含放射状胶质细胞）在不同物种的神经系统发育中有所关联。虽然这些证据与传染后头小畸形相一致，人们仍然希望能够获得ZIKV传染后的动物模型，从而对ZIKV又进一步认识。

　　本工作中，上海中科院神经所罗振革课题组发现母系传染ZIKV可以穿越小鼠胎盘屏障（placental barrier），传染放射状胶质细胞引起直接或者间接的神经前体细胞数量减少，导致小鼠后代大脑发育缺陷。该工作首次在小鼠模型中将ZIKV传染以及大脑畸形建立起联系。

　　研究思路

　　研究结果

　　1. ZIKV病毒以幼年小鼠放射状胶质细胞为靶标

　　研究人员首先通过分离2016年从萨摩亚群岛感染ZIKV的一名中国男性体内的ZIKV病毒，从而获得了ZIKV病毒的病毒株SZ01（GenBank accession no: KU866423 ）。为了确认ZIKV病毒对小鼠神经前体细胞的传染性，研究人员将病毒转染到幼年小鼠脑室区中观察病毒的分布。有趣的是，端脑背侧的脑室区中ZIKV病毒信号强烈。通过免疫荧光等实验的观察，研究人员认为放射状胶质细胞是ZIKV病毒的主要靶标（图1）。

　　2. ZIKV病毒抑制幼年小鼠大脑皮层前体细胞增殖

　　研究人员为了进一步研究ZIKV病毒对幼年小鼠大脑皮层前体细胞的影响，同样使用了大脑皮层前体细胞的marker进行免疫荧光，对幼鼠大脑切片进行观察，结果发现ZIKV病毒抑制幼年小鼠大脑皮层前体细胞增殖

　　3. ZIKV病毒影响头小畸形以及细胞周期有关基因表达

　　有研究表明，头小畸形的表型产生往往是由于细胞周期有关基因突变或者表达变化导致的。本工作中，研究人员为了确认ZIKV病毒导致头小畸形的原因，使用了上海伯豪的RNA转录组测序服务，对ZIKV病毒传染的组织样本与正常样本进行了差异基因的分析。结果表明，诸如Microcephalin, CDK5RAP2,CASC5, ASPM, CENPJ, STIL, CEP135, STIL, 以及CDK6的表达量均下调（图3）。

　　4. ZIKV病毒引起幼鼠大脑头小畸形

　　最后，研究人员对ZIKV病毒和头小畸形的表型之间的关联进行了进一步的观察与研究。研究人员通过比较ZIKV病毒传染与正常幼鼠大脑不同部位发现，ZIKV病毒传染的外皮层显著小于正常幼鼠，侧脑室面积也更小。

　　这可能是由于ZIKV病毒影响了神经前体细胞增殖导致的。然而，皮质层在两种幼鼠大脑中的厚度却没有显著变化

　　小结

　　本工作中，研究人员将ZIKV病毒感染神经发育中的胚胎期小鼠，并且对幼鼠的大脑不同组织从表型到分子水平进行了全面的评估，从而成功地构建了一个ZIKV病毒对大脑发育影响的生物模型。该研究中转录组测序由上海伯豪生物提供。

　　原文出处：Wu KY, Zuo GL, Li XF, Ye Q, Deng YQ, Huang XY, Cao WC, Qin CF, Luo ZG. Vertical transmission of Zika virus targeting the radial glial cells affects cortex development of offspring mice. Cell Res.2016

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