中國(guó)科學(xué)家證實(shí)：寨卡病毒是小頭癥元兇
出品 | 科普中國(guó)
制作 | 中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李翠、知識(shí)分子編輯部李曉明
監(jiān)制 | 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心
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美國(guó)時(shí)間2016年5月11日，《細(xì)胞-干細(xì)胞》雜志（Cell Stem Cell）網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表了中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員許執(zhí)恒團(tuán)隊(duì)與軍事科學(xué)院秦成峰團(tuán)隊(duì)合作的工作：寨卡病毒在小鼠體內(nèi)感染神經(jīng)前體細(xì)胞并導(dǎo)致小顱畸形。
就在同一天，《自然》（Nature）和《細(xì)胞》（Cell）也分別發(fā)布了兩個(gè)獨(dú)立的研究小組的成果，他們分別成功建立了寨卡病毒感染的小鼠模型，并證實(shí)寨卡病毒與嬰兒出生小頭癥存在確定關(guān)系。
有關(guān)寨卡病毒的研究，國(guó)際上多個(gè)研究小組都在同步競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)展迅速。
2016年3月4日，《細(xì)胞-干細(xì)胞》雜志發(fā)表研究進(jìn)展顯示，寨卡病毒能感染并殺死對(duì)大腦發(fā)育至關(guān)重要的神經(jīng)干細(xì)胞。這是科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)寨卡病毒與新生兒小頭癥之間可能有關(guān)聯(lián)的證據(jù)。該研究是華人科學(xué)家美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)的明國(guó)麗、宋紅軍、佛羅里達(dá)州立大學(xué)的唐恒立以及埃默里大學(xué)的金鵬帶領(lǐng)4個(gè)研究小組聯(lián)合攻關(guān)，持續(xù)工作約一個(gè)月后取得的發(fā)現(xiàn)。
不過(guò)，明國(guó)麗在接受新華社采訪時(shí)強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)研究不能提供直接證據(jù)，證明寨卡病毒感染是導(dǎo)致小頭癥的原因。
2016年4月，美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心（CDC）首次聲稱(chēng)很可能是寨卡病毒（Zika virus，下文簡(jiǎn)稱(chēng)：ZIKV）感染導(dǎo)致小頭畸形和其他的出生缺陷。全世界眾多研究機(jī)構(gòu)都在加倍努力，以確認(rèn)嬰兒小頭畸形和孕婦感染寨卡病毒的關(guān)聯(lián)性。
在這場(chǎng)競(jìng)賽中，中國(guó)科學(xué)家與國(guó)際同行幾乎同步取得突破，證實(shí)了寨卡病毒感染直接導(dǎo)致小頭畸形。
圖片來(lái)自《細(xì)胞-干細(xì)胞》
2016年春節(jié)過(guò)后，中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員許執(zhí)恒接到邀請(qǐng)，加入中科院微生物所高福院士組織的寨卡病毒研究攻關(guān)團(tuán)隊(duì)并做了學(xué)術(shù)報(bào)告，不久即赴美國(guó)交流。
“當(dāng)時(shí)我去美國(guó)的三個(gè)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)訪問(wèn)，很多實(shí)驗(yàn)室都在搶著干，一路上大家都在講寨卡病毒”，許執(zhí)恒告訴《知識(shí)分子》，當(dāng)時(shí)他還順訪了約翰·霍普金斯大學(xué)宋紅軍實(shí)驗(yàn)室并討論了他們即將在3月4日發(fā)表的論文。
找到寨卡病毒感染導(dǎo)致小頭畸形的直接證據(jù)是這場(chǎng)科學(xué)競(jìng)賽的關(guān)鍵。
“首先要證實(shí)寨卡病毒進(jìn)入腦內(nèi)，第二病毒要在那（腦內(nèi)）復(fù)制”，許執(zhí)恒說(shuō)。寨卡病毒進(jìn)入胎兒腦內(nèi)已得到證實(shí)。 與之合作的軍事科學(xué)院秦成峰團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首先成功地從感染病人體內(nèi)分離出一株寨卡病毒亞洲株系。許執(zhí)恒團(tuán)隊(duì)利用小白鼠建立感染模型，將病毒注射入胎鼠的側(cè)腦室。最開(kāi)始的實(shí)驗(yàn)并不順利，注射后病毒進(jìn)不了小鼠胚胎，劑量加大則容易流產(chǎn)。再進(jìn)一步探索，母鼠懷孕6.5天、7天、11天在宮內(nèi)或顱腔內(nèi)注射后全部流產(chǎn)，直到驗(yàn)證懷孕13.5天注射病毒，檢測(cè)到病毒在小鼠腦內(nèi)可以大量復(fù)制增殖，病毒感染神經(jīng)干細(xì)胞后會(huì)阻礙其正常增殖，分化，并引起神經(jīng)凋亡。在第18.5天許執(zhí)恒他們發(fā)現(xiàn)，小鼠出現(xiàn)小頭畸形。
“那一刻，我們才敢說(shuō)找到了‘the smoking gun’！”許執(zhí)恒笑著說(shuō)。
在胎兒的大腦發(fā)育過(guò)程中，神經(jīng)干細(xì)胞正常的增殖、分化和神經(jīng)元遷移，對(duì)大腦的構(gòu)建至關(guān)重要。經(jīng)過(guò)五天的感染，感染病毒的小鼠表現(xiàn)出腦腔擴(kuò)大，皮層變薄，整個(gè)鼠腦變小。
許執(zhí)恒團(tuán)隊(duì)不但成功建立了寨卡病毒體內(nèi)感染模型，而且通過(guò)全基因組表達(dá)譜分析，他們發(fā)現(xiàn)大量與免疫、小頭畸形、寨卡病毒的潛在受體及細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因出現(xiàn)明顯異常。這為進(jìn)一步研究“寨卡病毒導(dǎo)致小顱畸形”的機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，寨卡病毒感染體內(nèi)模型的建立，將會(huì)推動(dòng)寨卡病毒治療藥物篩選的進(jìn)程。
美洲疫情爆發(fā) “寨卡”來(lái)勢(shì)洶洶
據(jù)相關(guān)報(bào)道，目前，寨卡病毒（ZIKV）已在幾十個(gè)國(guó)家和地區(qū)傳播，并且疫情不斷發(fā)展，有蔓延全球之勢(shì)。世界衛(wèi)生組織（WHO）已經(jīng)將寨卡病毒感染列為“國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件”。
寨卡病毒屬黃病毒科（Flaviviridae），黃病毒屬（Flavivirus），單股正鏈RNA病毒，是一種通過(guò)蚊蟲(chóng)進(jìn)行傳播的蟲(chóng)媒病毒，與登革熱病毒、日本腦炎病毒及西尼羅病毒同屬。
小頭畸形是一種罕見(jiàn)疾病，嬰兒在子宮或者嬰兒期大腦發(fā)育異常，從而導(dǎo)致頭部明顯變小?；加行☆^畸形癥的嬰兒在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中大腦發(fā)育明顯異常，智力發(fā)育顯著遲緩，有的患兒會(huì)出現(xiàn)癲癇、運(yùn)動(dòng)障礙、語(yǔ)言障礙及行為異常。
2015年中以來(lái)，寨卡病毒感染在南美洲暴發(fā)，并在全球范圍內(nèi)播散蔓延，我國(guó)已發(fā)現(xiàn)多例寨卡病毒感染病人，因此，也面臨輸入并引起流行的風(fēng)險(xiǎn)。
與之前比較溫和的病情相比，2015-2016美洲疫情爆發(fā)特別值得人們警惕，當(dāng)寨卡病毒在巴西爆發(fā)的同時(shí)，突然出現(xiàn)了大規(guī)?；加行☆^畸形的嬰兒出生。從2015年3月到2016年3月，巴西有6000多名嬰兒被診斷患有小頭畸形，和往年相比高出了20倍，而這些嬰兒的母親大多感染了寨卡病毒。
研究者提示，伊蚊叮咬是寨卡病毒傳播的主要途徑，不過(guò)也有輸血、性接觸導(dǎo)致病毒感染的報(bào)道。
鑒于該病毒在全球流行的嚴(yán)重性，以及奧運(yùn)會(huì)即將在巴西舉行，國(guó)際衛(wèi)生組織（WHO）宣布寨卡病毒感染為“國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件”。
根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)報(bào)告，截止到2016年3月10日，內(nèi)地發(fā)現(xiàn)12例病毒攜帶者，均為境外旅行感染，而病毒學(xué)家則表示，海南和臺(tái)灣有快速傳播寨卡病毒本地流行病例的較大風(fēng)險(xiǎn)，主要原因在于，這些地方都有埃及伊蚊出沒(méi)。
研發(fā)寨卡病毒疫苗是當(dāng)務(wù)之急
面對(duì)來(lái)勢(shì)洶洶的寨卡病毒，科學(xué)界正在全力研發(fā)疫苗。
由于診斷手段的局限性以及檢測(cè)時(shí)間的限制性，科學(xué)家很難判斷患者是否感染了寨卡病毒。最為精準(zhǔn)的檢測(cè)方法是從病人血液中檢測(cè)病毒的RNA，但這也只能在第一個(gè)病癥出現(xiàn)的一周以?xún)?nèi)方能奏效。
種種因素大大增加了對(duì)寨卡病毒進(jìn)行研究的難度。目前此項(xiàng)工作正在緊鑼密鼓地展開(kāi)，美國(guó)國(guó)家過(guò)敏癥和傳染病研究所理事Anthony Fauci此前表示，寨卡病毒疫苗的研發(fā)到投入使用至少還需要5-7年。
但是，確證寨卡病毒與嬰兒出生小頭癥的直接關(guān)系大大推進(jìn)了疫苗研發(fā)的進(jìn)程。
“最快三個(gè)月內(nèi)就可以看到進(jìn)展了”，許執(zhí)恒說(shuō)，“下一步就可以做動(dòng)物模型的篩藥實(shí)驗(yàn)，也可進(jìn)一步驗(yàn)證疫苗的有效性”。
2015年感染寨卡病毒的巴西患兒目前只有一歲左右，醫(yī)生尚不能肯定感染病毒后可能出現(xiàn)的發(fā)育異常。而實(shí)驗(yàn)小鼠發(fā)生的異常將有望得到進(jìn)一步科學(xué)解釋?zhuān)M(jìn)而為醫(yī)生提供建議。
“我們的優(yōu)勢(shì)在于探索出進(jìn)一步降低病毒使用量的辦法，大幅度降低胎鼠死亡率，有利于觀察小鼠發(fā)育的異?，F(xiàn)象。而其他人用病毒量可能是我們的百倍?！痹S執(zhí)恒表示。
對(duì)于更加激烈的疫苗研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)，許執(zhí)恒表示，國(guó)際同行都在試，中國(guó)科學(xué)家提供了第一種研究寨卡病毒導(dǎo)致小頭畸形的動(dòng)物模型， 并發(fā)現(xiàn)一些候選藥物和疫苗，有一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但是“最終是否管用還是要看運(yùn)氣”。
本文部分內(nèi)容來(lái)自中國(guó)科普博覽《全球首次！寨卡病毒導(dǎo)致小顱畸形在動(dòng)物模型中獲證實(shí)》一文，特此致謝。
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