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基于寨卡病毒RNA三级结构调控的组织特异性减毒疫苗开发研究

1. 研究团队及发表信息

本研究由Xiang Chen、Meng-Li Cheng、Xing-Yao Huang等来自军事医学科学院病原微生物生物安全国家重点实验室（State Key Laboratory of Pathogen and Biosecurity, Academy of Military Medical Sciences）的团队完成，合作单位包括首都医科大学北京胸科医院（Beijing Chest Hospital, Capital Medical University）等。论文于2025年9月8日发表在EMBO Molecular Medicine（Volume 17, Issue 10），标题为《Manipulating Zika virus RNA tertiary structure for developing tissue-specific attenuated vaccines》。

2. 学术背景与研究目标

科学领域：本研究属于病毒学与疫苗开发领域，聚焦于寨卡病毒（Zika virus, ZIKV）的减毒疫苗设计。

研究背景：
- 寨卡病毒是一种单股正链RNA病毒（属黄病毒科），感染可导致胎儿小头畸形、成人吉兰-巴雷综合征等严重疾病。
- 传统减毒活疫苗（Live Attenuated Vaccine, LAV）通常通过连续传代或基因工程引入突变/缺失实现减毒，但现有策略多靶向病毒蛋白或RNA一级序列，而病毒RNA高级结构（如二级/三级结构）在疫苗设计中的潜力尚未充分探索。
- 宿主蛋白Musashi-1（MSI1）是一种RNA结合蛋白，在神经干细胞中高表达，与寨卡病毒神经嗜性相关。前期研究发现，ZIKV 3′非翻译区（3′UTR）的MSI1结合位点（MBS）对其组织嗜性至关重要（Chen et al., 2023）。

研究目标：
通过靶向破坏ZIKV RNA的MBS序列或三级结构，开发一种组织特异性减毒疫苗，在保留免疫原性的同时，限制病毒在易感组织（如脑、睾丸、胎盘）中的复制。

3. 研究流程与方法

研究分为以下核心步骤：

（1）MSI1组织分布分析

• 研究对象：人类组织（HPA/GTEx数据库）和4周龄A129小鼠（缺乏I型干扰素受体）。
  
• 方法：
  
  • 通过qRT-PCR和Western blot检测MSI1 mRNA及蛋白表达水平。
    
  • 免疫组化验证MSI1在脑、睾丸、视网膜等高表达。
    
• 关键发现：MSI1在ZIKV易感组织中富集，为其组织特异性减毒提供理论依据。
  

（2）MSI1结合缺陷型ZIKV（MBD）构建与体外验证

• 突变设计：
  
  • MBD1：改变MBS1一级序列（AUAG→AAAG）。
    
  • MBD2：破坏MBS2三级结构（AGAA四环→GAAA四环）。
    
• 细胞模型：
  
  • MSI1高表达细胞（人视网膜细胞Y79、神经母细胞瘤SH-SY5Y）：MBD病毒复制显著受限。
    
  • MSI1低表达细胞（Vero、A549）：复制效率与野生型（WT）ZIKV无差异。
    
• 实验验证：
  
  • 噬斑实验、Northern blot（检测亚基因组 flavivirus RNA, sfRNA）、干扰素应答分析（IFN-β/IFIT1 mRNA水平）。
    

（3）动物模型验证组织特异性减毒

• 小鼠模型：
  
  • 成年A129小鼠：皮下接种WT或MBD病毒后，MBD在脑、睾丸、眼中病毒载量显著降低（RT-qPCR和噬斑实验支持）。
    
  • 新生小鼠神经毒力测试：MBD病毒颅内注射后存活率100%（WT为58.3%），且未诱发小头畸形。
    
  • 垂直传播模型：妊娠小鼠感染后，MBD2在胎盘和胎脑中的病毒载量显著低于WT，40%胎脑未检出病毒RNA。
    
• 人脑类器官感染实验：MBD2感染后类器官形态完好，病毒复制水平低（免疫荧光和病毒RNA定量）。
  

（4）免疫原性与保护效力评估

• 小鼠免疫实验：
  
  • 单次接种MBD病毒可诱导高水平中和抗体（PRNT50）和T细胞应答（ELISPOT检测IFN-γ分泌）。
    
  • 攻毒实验显示完全保护（无病毒血症，100%存活）。
    
• 非人灵长类模型：
  
  • 食蟹猴接种MBD2后产生中和抗体，攻毒后无病毒血症，尿液中无病毒排出。
    

（5）遗传稳定性分析

• 体外传代：MBD病毒在Vero细胞中连续传10代后突变未回复。
  
• 体内传代：在新生小鼠脑中传4代后突变稳定。
  

4. 主要研究结果

1. MBD病毒实现组织特异性减毒：在MSI1高表达组织中复制受限，但在其他组织中与WT相当。
   
2. 神经毒力显著降低：MBD感染的小鼠和脑类器官无病理损伤。
   
3. 垂直传播阻断：MBD2在胎盘和胎脑中的复制能力大幅下降。
   
4. 强免疫保护：单剂免疫即可激发持久体液与细胞免疫，完全抵御WT ZIKV攻击。
   

5. 研究结论与价值

• 科学意义：首次证明通过靶向病毒RNA-宿主蛋白互作结构可设计LAV，为RNA结构导向的疫苗开发提供新范式。
  
• 应用价值：MBD ZIKV疫苗兼具安全性与有效性，尤其适合孕妇等高危人群。
  
• 拓展潜力：该策略可推广至其他依赖宿主RNA结合蛋白的病毒（如登革病毒、HCV）。
  

6. 研究亮点

• 创新性方法：通过精确操控RNA三级结构（非传统序列删除）实现减毒。
  
• 组织特异性机制：利用宿主蛋白MSI1的分布特征实现“精准减毒”。
  
• 转化潜力：疫苗候选株可在常规细胞系（Vero）中高效生产，适合工业化。
  

7. 其他重要内容

• 安全性验证：MBD病毒在传代中未发生回复突变，稳定性优于传统缺失突变疫苗。
  
• 交叉保护潜力：需进一步研究其对其他黄病毒（如登革病毒）的免疫交叉反应。