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【科研分享】生命科学学院青年教师王泽方:探讨寨卡病毒的“前世今生”

发布时间:2016-10-20    来源:

    目前,在南美洲和拉丁美洲肆虐的寨卡病毒越来越引起人们的重视和广泛关注,而关于寨卡病毒的研究也在一步步深入。前不久,天津大学生命科学学院的科研团队经过研究,首次揭开了寨卡病毒复制的奥秘,为进一步探索寨卡病毒的防治做出了贡献。那么寨卡病毒到底是什么?有什么危害?该如何防治?923日,天津大学第64期青椒学术沙龙在卫津路校区教职工文化活动中心多功能厅举办,生命科学学院副研究员王泽方老师带来了名为“寨卡病毒的‘前世今生’”的主题报告,为我们一一解开这些谜题。

什么是寨卡病毒?

    要想知道什么是寨卡病毒,首先要知道,什么是病毒?简单来说,病毒是一种介于生物和非生物之间的物质。它有高度的寄生性,完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统,获取生命活动所需的物质和能量;离开宿主细胞,病毒只是一个非生命的大化学分子。

 

    寨卡病毒也不例外,它首先是病毒,而且是一种虫媒病毒,要想生存,就需要有一定的宿主,而我们所熟知的蚊子正是寨卡病毒的一个重要载体。同时,寨卡病毒属于黄病毒科黄病毒属,也称“黄病毒”,这个家族还包括大家所熟知的登革热病毒。至于为什么叫黄病毒,王老师告诉我们,感染登革热的人除了发烧、关节痛等症状,最突出的一个特征有些病人临床上有“黄疸”症状,因此把这类病毒叫做黄病毒。

    寨卡病毒的外形比较绚丽,呈球状,外面有一层包膜,使得病毒能够进入宿主体内很好地生存下来。病毒的遗传物质一般是RNADNA,因此根据遗传物质分类,寨卡病毒属于单股正链RNA病毒。

    那么,寨卡病毒是如何得名的呢?“寨卡”一词来自于乌干达语“Zika”,意为“杂草”。1947年,研究人员在乌干达寨卡森林,从一只用来研究黄热病的猴子的血清里面提取到了一种全新的病毒。因为这只猴子是在寨卡森林的杂草中发现的,所以就在1948年将这种病毒命名为“寨卡”。

寨卡病毒的“前世”

    在介绍寨卡病毒的来源时,王老师形象生动地以“修炼升级”做比喻来讲述寨卡病毒的“前世今生”。

    寨卡病毒刚刚被发现时,并没有现在这么大的影响力。寨卡病毒在1947年被首次发现,并于次年被命名,此后,寨卡病毒销声匿迹了很久,直到1952年,在乌干达和尼日利亚的血清学调查中,首次在人体中检测到这种病毒,这证明寨卡病毒长期以来也潜伏在人类群体中。1951-1983年,寨卡病毒开始在赤道非洲和一些东南亚国家小规模散播,影响极小,几十年间仅有14例被确诊感染。20074月,寨卡病毒第一次在非洲和亚洲以外的地区被发现,这意味着寨卡病毒开始了传播。这次小规模爆发发生在西太平洋密克罗尼西亚联邦,当时有49例确诊。2013年,寨卡病毒在大洋洲爆发,疫情进一步扩散到法属波利尼亚,复活岛,虽然有上万人感染,但是仍然没有得到重视。直到2015年,寨卡病毒终于“武功大成”,重出江湖。这次,寨卡病毒大规模爆发,直接席卷南美洲和拉丁美洲,给人们带来了一个可怕的噩梦。

    从寨卡病毒的传播路径可以看出,它并没有局限于“一城一地”,而是不断跨地域传播。那么,为什么寨卡病毒能实现大规模跨地域的传播?为什么寨卡病毒在2015年之前一直默默无闻,不为人所重视呢?究其原因,这和寨卡病毒的临床症状息息相关。寨卡病毒在临床上表现为结膜炎、头痛、发痒、关节炎、低烧、皮疹等,这些症状在日常生活中极为常见,一些其他病毒也能引起类似症状,很难让人将之与寨卡病毒联系起来。另外,这些症状都比较轻微,并不严重,所以寨卡病毒一直没有受到重视。

寨卡病毒的“今生”

    20161月时,巴西已有超过150万人感染了寨卡病毒,寨卡病毒终于引起了世界的关注。

    此次寨卡病毒的爆发之所以引人重视,一方面是因为波及范围广、影响巨大,另一方面是研究人员首次发现寨卡病毒可以由孕妇传给胎儿,导致婴儿出现小头畸形、严重的脑畸形以及其它出生缺陷。此外,寨卡病毒还被发现有增加格林巴利综合症发生的风险。(注:格林巴利综合症是一种自体免疫性疾病,会导致自身的免疫系统攻击自身的细胞。它破坏髓鞘,造成麻木甚至瘫痪。先是双脚和小腿受影响,然后慢慢往上蔓延到头部,最终导致瘫痪。)

    在寨卡病毒这一轮肆虐中,美国也成了重灾区。美国本土约有1000多名孕妇被确诊感染了寨卡病毒,感染总人数也达到了10000多人。中国目前没有发生疫情,只有极少数输入性感染病例。

寨卡病毒的宿主和传播途径

    寨卡病毒作为一种虫媒病毒,它的宿主就是我们夏天常见的蚊子,或者叫伊蚊。伊蚊主要分为埃及伊蚊和白纹伊蚊两种,要区别它们,主要看胸前的花纹。胸部背侧有一对弯曲的白线,中间有两条纵贯线的是埃及伊蚊,胸部背面有一条白线的则是白纹伊蚊,它们都属于我们俗称的“花蚊子”。至于为什么叫埃及伊蚊,这是因为1771年,在埃及的开罗曾爆发过一场大规模的登革热,约有百分之八十的人患病死去,究其原因,就是这种蚊子传播了病毒。埃及伊蚊因此得名。

    目前公认的寨卡病毒主要的传播方式就是被致病伊蚊直接叮咬。假如人不幸被携带寨卡病毒的蚊子叮咬,就会被传染病毒;而已经感染病毒的人若是被没有携带病毒的蚊子叮咬,那么这个蚊子也会携带上寨卡病毒,去叮咬别人,使得传播范围一下子扩大。除此之外,母婴血液传播、性传播、输血传播也是寨卡病毒的几种传播方式。

寨卡病毒的确诊和防治

    面对一种病毒,人们最关心还是病毒的检测、治疗和预防,毕竟这和我们的生命健康息息相关。目前,寨卡病毒已经完全可以被检测出来,确诊人体是否感染。寨卡病毒的检测方法包括一般检查、病原学检查和血清学检查三种。在血常规检查中,部分病例会显示有白细胞和血小板减少;而病原学检查中,采用核酸检测RT-PCR等核酸扩增方法来检测寨卡病毒RNA、病毒抗原检测和病毒分离培养都可以达到目的;而在血清学检测中,则可以采用寨卡病毒IgM检测和寨卡病毒中和抗体检测,不过需要注意的是,寨卡病毒抗体与登革病毒、黄热病度和西尼罗病毒等有较强的交叉反应,易于产生假阳性,在诊断时应注意鉴别。

    目前对寨卡病毒的治疗并没有针对性药物和疫苗,相关药物和疫苗的研制还在紧锣密鼓地进行中。也就是说,目前寨卡病毒“无药可医”。若不幸感染寨卡病毒,一般来说只能“硬撑”,在症状不太严重的时候靠自身免疫力来抵抗病毒,一般7-12天左右就能度过,同时注意多喝水多休息;若不放心可以在医生的专门指导下服用一些抗病毒的药物,当然这些药物并不是专门针对寨卡病毒的。只是在服用药物时需要特别注意,不要服用阿司匹林,若服用阿司匹林,会增加内出血的概率。

    对待寨卡病毒,预防是最重要的,这涉及很多方面,而最主要的原则就是避免被蚊虫叮咬。围绕这个原则,我们可以穿戴可使身体尽可能多的部位被遮住的衣物,使用卫生机构推荐的杀虫剂消灭蚊虫,悬挂蚊帐睡觉,采用纱网、门窗紧闭等物理屏障隔离蚊虫。避免蚊虫叮咬不但会保护人们免患寨卡病毒,而且也能保护人们不患上通过蚊媒传播的其他疾病,如登革热、基孔肯雅热、黄热病等。

天大生命科学学院课题组的相关工作

    寨卡病毒疫情爆发不久,包括杨海涛、王泽方等多位老师和研究生在内的天津大学生命科学学院结构生物学课题组就进入了这个竞争激烈的研究领域。由于目前尚未开发出有效的药物和疫苗治疗寨卡病毒引发的疾病,针对其药物靶点的研究和复制机理的研究成为了国际上近期关注的焦点。寨卡病毒的复制需要一种被称之为“解旋酶”的蛋白质;它是一种“马达”蛋白,能够水解三磷酸核苷将化学能转换为机械能,从而实现对双链核酸的解链功能。病毒只有将双链核酸解链后,才能将单链遗传物质进行复制,实现增殖。因此,寨卡病毒的解旋酶也就成为一个关键的药物设计靶点。项目组利用X光单晶衍射技术,率先报导了寨卡病毒解旋酶高分辨率的三维空间结构,这为为抗寨卡病毒的药物研发奠定了重要的结构基础。紧接着,项目组又在原子分辨率水平解析了寨卡病毒解旋酶、三磷酸腺苷(ATP)和金属催化离子形成的三元复合物的空间结构。这也是首次捕捉到黄病毒属(包括登革热病毒、黄热病毒、西尼罗病毒等)的解旋酶结合其天然底物ATP的中间体。通过对这一精细结构的分析,项目组揭示了寨卡病毒解旋酶如何识别ATP和金属催化离子的精确机制。为了探究寨卡病毒与其他黄病毒属成员在复制机制上的差异,项目组又解析了寨卡病毒解旋酶结合其自身基因组RNA的复合物三维结构,率先揭示寨卡病毒复制过程中这一关键步骤的分子机制。这将促进抗寨卡病毒的药物研发,抵御该病毒在全球范围内的巨大威胁。国外Science dailyEurekAlert! Science NewsANIYahoo等在内的数十家媒体,国内包括新华社、中央电视台、《光明日报》、《科技日报》、《中国科学报》、人民网、新浪网、搜狐网等媒体曾多次报道了上述成果。

    王泽方老师介绍,除上述研究成果之外,其它相关工作如寨卡病毒的细胞生物学、药物筛选等工作也正在进行,希望学校各学院有兴趣的师生可以跟他们课题组进行合作,共同参与研究。最后,王泽方老师表达了自己的愿望作为结语,希望在全世界科研工作者的共同努力下,最终消灭寨卡病毒。

王泽方简介:

    王泽方,现任天津大学生命科学学院副研究员。南开大学-芬兰VTT国家技术研究中心联合培养博士,纽约大学医学院博士后。研究方向:膀胱上皮细胞(生物学和疾病)和疏水蛋白(自组装及应用)。

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