2011CB504700-重要病毒跨种间感染与传播致病的分子机制研究
-
项目名
称：
起止年<
/p>
限：
依托部
门：
重要病毒跨种间感染与传播致病的分子
机制研究
高福
中国科学院微生物研究所
2011.1
至
2015.8
中国科学院
首席科学家：
二、预期目标
总体目标
本项目根据国家新发人类传染病防治上的战略需求，
聚焦国际上病毒病研究的前沿，
立
足于我国重要病毒性传染病发生与
流行的现状，选择新型冠状病毒、乙脑病毒、登革病毒、
狂<
/p>
犬病毒和流感病毒等对我国具有严重危害或潜在危害的代表性病毒为主要研究对象，
运用
病毒
学、
分子生物学、
细胞生物学和结构生物学等现代生命科学技术手段，
揭示重要病毒尤
其是
新型病毒在动物宿主中的生态分布特征；
解析病毒基因变异和进化规律，
阐明病毒跨种
间感
染与致病的分子基础，
在病毒跨种间传播研究基础理论方面有突破，
进一步推动我国在
该领
域的研究达到国际先进水平，
为我国新发传染病的防治提供科学支撑。
通过该项目的实
施，
将不仅培养一批在病毒学研究领域国际创新型拔尖人才和学术骨干，
形成具有国际竞争
力的团
队，
而且将建立分子病毒学、
分子免疫学和病毒生态学研究等科研基地，
为我国新发
人传染
< br>病的预防与控制水平的持续提升奠定稳固的科学基础。
五年预期目标
１．建立自然贮存宿主重要病毒病原生态学研究平台
从野生动物中分离
新型冠状病毒、
尼帕或类似副粘病毒、
汉坦病毒、流感病毒；弄清楚
SARS
病毒直接动物溯
源和生态传播链；
<
/p>
阐明我国境内蝙蝠体内感染和携带的几种已知人类重要病毒的种类、
分布和
病毒在蝙蝠等重
要贮存动物贮存和传播的分子机理，
揭示乙脑病毒在不同动物宿主之间的传播
机制与传播关
系；明确高致病性禽流感病毒主要疫源地（青海湖流域、洞庭湖）生态的分布、
储存方式、
生存及消长规律，
以及流感病毒在家禽和哺乳动物的生态分布，
建立自然宿主动
物病毒资源
库。
２．阐明重要病毒分子变异和进化的规律以及生物学特性
通过对新型冠状病毒、乙脑病
毒、尼
帕或类似副粘病毒、
流感病毒等进行病毒的全基因组序列测定，
揭示功能基因组的遗
传变异
特征；
通过基因组信息学特征分析，
揭示病毒基因组进化规律。
确定登革病毒在蚊子
细胞中
复制所必须的
5
'
UTR
和
3
'
UTR
顺势作用元件，
鉴定出在登革病毒复制过程中起重要作
用的种
属特异顺势作用元件和细胞因子。
阐明重要病毒尤其是新型病毒的生物学特性，
包括
病毒的
致病性、
传播性和感染性，
揭示病毒基因变异对病毒致病性与传播性的影响等，
奠定
病毒种
间传播研究的分子基础。
3
、揭示跨种间传播中病毒配体与受体的作用机制
< br>
用现代分子生物学技术和反向遗传操作
技术构建系列假病毒及嵌合病毒，
结合蛋白质生物大分子相互作用研究，
阐明病毒配体与不
同物种宿主细胞受体的相互作用机制，
病毒侵入宿主细胞过程的囊膜蛋白－受体结合与融合
机
制；揭示部分新型冠状病毒的受体类型及性质，奠定型冠状病毒跨物种
感染研究的基础；
通过
体外真核表达
病毒识别宿主细胞受体蛋白，
弄清基因重要结构位点的改变，
对其受体结
合功
能和侵入细胞功能的影响，
以及与病毒高致病力的关系；
应用细胞转染等现代技术，
在
不操
作活
病毒的基础上，找寻黄病毒受体。
4
、解析重要病毒在不同宿主细胞中的复制机制
利用现代生命组学等技术解析新型冠状病
毒、乙型脑炎病毒等基因组复制、转录、
表达以及组装的机理，弄清病毒蛋白在不同宿主细
胞
复制过程中的作用基础；解析病毒在不同宿主细胞复制过程中病毒及宿主
细胞
MicroRNA
表达
谱改变，以及
MicroRNA
表达谱对不同病毒复制转录的影响与结构基础，探讨病毒感染
的种属
与组织嗜性及复制的共性与特性；
鉴定出和登革热病毒的蚊子细胞蛋白因子，
确定它
们在病
毒
RNA
复制过程中的作用。
解析流感病毒聚合酶基因突变、
插入、
缺失等对病毒复制
和致
病性的影响。
５、揭示宿主限制性因子在病毒跨种间传播中的作用机制
筛选鉴定出与流感病毒、汉坦
病毒、
狂犬病毒和逆转录病毒蛋白互作的宿主细胞限制性因子；
通过研究不同种属的宿主限
制性因子
对病毒感染性的影响，
阐明宿主限制性因子在病毒感染、
致病及跨种属感染中的分
子机制。
并通过研究病毒蛋白与宿主细胞内蛋白的相互作用，
筛选与病毒相关蛋白发生相互
作用的细胞
内靶蛋白，
探讨相关新蛋白与靶蛋白之间的相互作用对病毒机能的影响，
并为将
来研制小分
子药物奠定理论基础。
6
、建立新型病毒感染动物模型
建立不同生理和免疫状态下流感病毒或新型冠状病毒等病
毒感染动物模型，揭示实验动物病毒感染、复制、传播能力、机体免疫应答水平变化、机体<
/p>
病
变和进程等，
结合感染前生理和免疫状态的本底情况，
揭示免疫应答水平的不同与病毒致
病
能力的关系，
解析不同免疫状态导致病毒不同致病能力的分子作用机制。
建立人
MHC
转基
因小鼠感染模型；
揭示
CD8+T
和
CD4+T
淋巴细胞比例及分布规律、
细胞因子释放情况等免疫
反应变化规律，
阐明
MHC
限制性在病毒跨种间传播中的作用；
建立新型病毒体内分布实时监
测小鼠模型。
7
、人才培养与基地建设
培养一批在病毒学研究领域国际创新型拔尖人才和学术骨干，形
成具有国际竞争力的团队，造就一支跨学科、跨领域、精诚合作、团结奋进的科研队伍，
而
且
将建立分子病毒学、
分子免疫学和病毒生态学研究等科研基地，
在新型病毒生态学、
病毒
生
理与病理学、
病毒结构学、
病毒基因组学等研究领域取得重大突破，
发表百篇以上具有国
际
前沿水平的科研论文，为我国重要传染病的防治提供理论和科学支撑。
三、研
究方案
学术思路
:
本项目立足于我国重要病毒传染病产生与跨种间传播的现状与国家在传染病防控方面
<
/p>
的重大需求，综合现代病毒生态学、分子病毒学、分子生物学、生物信息学、细胞生物学<
/p>
和
生物化学等，
以解析病毒跨种间传播机理为目标，以新型冠状病毒、
黄病毒、狂犬病毒、
流感病毒等为重
点研究对象，利用学科交叉，发挥多学科优势，从病毒的生态分布、遗传
变异与进化、病毒与宿主细胞相互作用等层面揭示重要病毒跨种间传播与致病的分子机制
（见图
1
）。通过本项目实施，造就一支在病毒跨种间传播研究领域具有国际竞争力的优秀
团队，在新发传染病发生机制研究方面取得重大突破，为国家应对突发公共卫生事
件、构
筑公共安全体系、保障人民健康提供理论依据和技术支撑。
技术路线：
详见流程图（图
1
< br>）。本研究将系统地研究新型冠状病毒、乙脑病毒、狂犬病毒、流感
病毒等重要病毒的生态分布、
变异进化规律、
病毒与受体的识别、
病毒在细胞内的复制机
制、
宿主限制性因子对病毒复制的影响等，
围绕病毒跨种间感染传播与致病的分子机制开展
研究
工作。
四、年度计划
研究内容
预期目标
1
在全国各地大量采集蝙蝠、啮齿类动
物、食虫目动物的血清、
咽拭子和肛拭
子样品；
采集不同地区，
不同动物，
包
括野生动物、
动物园动物和特种养殖
经
济动物、
以及包括鸡、
猪和犬等家
1
．
采集蝙蝠样本
500
份；家畜样本
500
份；
2
．
获得流感病毒、
新型冠状病毒、
乙
脑病毒等的分离毒株和序列；
获得
分离毒株的致病性和传播性特
点。
获得不同基因型的乙型脑炎病毒、
3
．
登革病毒、
流感病毒囊膜蛋白；
获
得部分囊膜蛋白的晶体结构。
2
畜和
家禽的棉拭子、组织和血液样品
.
进行流感病毒、
新型冠状病毒、
乙脑病
．
毒等的分离和病毒流行病学调查研究，
研究病毒的宿主特征，
对分离鉴定的病
毒进行全基因组测定与分析；
观察新型
病毒的生物学特征，
重点是对动物的致
4
．
对病毒目的基因进行定点突变，
观
察病毒突变株和野生株对不同宿
主细胞及不同组织来源细胞中复
病性和传播性流感病毒在不同宿主中
的复制及跨种属传播机制；
制能力的差别，
寻找决定病毒在不
同种属宿主细胞中复制的关键位
点。
3
利用原核或真核细胞表达乙型脑炎病
．
毒、登革病毒、
流感病毒囊膜蛋白；
利
第
5
．
筛选出
5-10
种分别与流感病毒、
汉坦病毒及狂犬病病毒蛋白相互
作用的宿主细胞因子。
用分子筛层析、
离子交换等技术分离纯
化蛋白；
病毒囊膜蛋白的晶体筛选；
建
立自噬途径研究细胞模型。
4
冠状病毒在不同宿主中的复制及跨种
属传播机制；
登革病毒在不同宿主中的
复制及跨种属传播机制；
病毒在不同组
织中复制的
miRNA
表达谱对病毒复制
的调控及分子机制；
以成熟的病毒蛋白与宿主因子互作平
台
子
;
筛选与汉坦病毒主蛋白（核蛋白
为
主）相互作用的宿主细胞因子
;
通过
蛋白质互作手段，
找出种间毒株差异的
宿主相关蛋白，
并获得不同毒力狂犬病
毒株感染的潜伏期早期和感染中、
晚期
6
．
获
得
人
HLA-A2/DR1
和
HLA-A11/DR1
转基因小鼠。完成
5-10
株高致病性禽流感病毒、狂
犬病毒等新型病毒的生物学特征
鉴定，获得至少
4
株具有不同神经
嗜性新型病毒。
年
5
7
．
发表研究论文
10
篇以上
．
为基础，寻找流感病毒的宿主限制性
因
免疫相关细胞和中枢神经组织材料。
6
人
MHC
转基因小鼠构建；
高致病性禽流
．
感病毒、西尼罗病毒等新型病毒嗜神经
生物学特征鉴定