寨卡病毒通過識別放射狀膠質細胞垂直傳播影響小鼠后代的大腦皮層發育

寨卡病毒（Zika  virus，ZIKV）是一種單鏈RNA病毒，可通過蚊子進行人類之間的傳播。可引起無癥狀傳染或者溫和病癥，包括發熱，身體不適，發疹以及結膜炎，極少數會通過損害周圍神經系統引發急性感染性多發性神經炎（Guillain-Barre syndrome ）。最近ZIKV在美洲地區，尤其是巴西大規模流行，導致了新生兒頭小畸形比例的增加。有文獻報道了小頭的大腦中ZIKV病毒的存在。考慮到ZIKV病毒傳播對嬰兒中樞神經系統發育潛在的威脅，世界衛生組織在2016年2月宣布將ZIKV在孕婦妊娠過程中的威脅視為國際關切的公共衛生緊急事件（Public Health Emergency of International Concern，PHEIC ）。

盡管流行病學回顧性研究表明ZIKV頭小畸形的形狀也可能是由于化學或者環境影響導致的，最近三個獨立的研究確定了ZIKV的確會影響人神經前體細胞。ZIKV可以特異的影響這些神經前體細胞并且抑制擴增。還有些單細胞基因表達分析研究表明，ZIKV受體在不同細胞中的表達（包含放射狀膠質細胞）在不同物種的神經系統發育中有所關聯。雖然這些證據與傳染后頭小畸形相一致，人們仍然希望能夠獲得ZIKV傳染后的動物模型，從而對ZIKV又進一步認識。

本工作中，上海中科院神經所羅振革課題組發現母系傳染ZIKV可以穿越小鼠胎盤屏障（placental barrier），傳染放射狀膠質細胞引起直接或者間接的神經前體細胞數量減少，導致小鼠后代大腦發育缺陷。該工作首次在小鼠模型中將ZIKV傳染以及大腦畸形建立起聯系。

研究思路

研究結果

1. ZIKV病毒以幼年小鼠放射狀膠質細胞為靶標

研究人員首先通過分離2016年從薩摩亞群島感染ZIKV的一名中國男性體內的ZIKV病毒，從而獲得了ZIKV病毒的病毒株SZ01（GenBank accession no: KU866423 ）。為了確認ZIKV病毒對小鼠神經前體細胞的傳染性，研究人員將病毒轉染到幼年小鼠腦室區中觀察病毒的分布。有趣的是，端腦背側的腦室區中ZIKV病毒信號強烈。通過免疫熒光等實驗的觀察，研究人員認為放射狀膠質細胞是ZIKV病毒的主要靶標（圖1）。

2. ZIKV病毒抑制幼年小鼠大腦皮層前體細胞增殖

研究人員為了進一步研究ZIKV病毒對幼年小鼠大腦皮層前體細胞的影響，同樣使用了大腦皮層前體細胞的marker進行免疫熒光，對幼鼠大腦切片進行觀察，結果發現ZIKV病毒抑制幼年小鼠大腦皮層前體細胞增殖

3. ZIKV病毒影響頭小畸形以及細胞周期有關基因表達

有研究表明，頭小畸形的表型產生往往是由于細胞周期有關基因突變或者表達變化導致的。本工作中，研究人員為了確認ZIKV病毒導致頭小畸形的原因，使用了上海伯豪的RNA轉錄組測序服務，對ZIKV病毒傳染的組織樣本與正常樣本進行了差異基因的分析。結果表明，諸如Microcephalin, CDK5RAP2,CASC5, ASPM, CENPJ, STIL, CEP135, STIL, 以及CDK6的表達量均下調（圖3）。

4. ZIKV病毒引起幼鼠大腦頭小畸形

最后，研究人員對ZIKV病毒和頭小畸形的表型之間的關聯進行了進一步的觀察與研究。研究人員通過比較ZIKV病毒傳染與正常幼鼠大腦不同部位發現，ZIKV病毒傳染的外皮層顯著小于正常幼鼠，側腦室面積也更小。

這可能是由于ZIKV病毒影響了神經前體細胞增殖導致的。然而，皮質層在兩種幼鼠大腦中的厚度卻沒有顯著變化

小結

本工作中，研究人員將ZIKV病毒感染神經發育中的胚胎期小鼠，并且對幼鼠的大腦不同組織從表型到分子水平進行了全面的評估，從而成功地構建了一個ZIKV病毒對大腦發育影響的生物模型。該研究中轉錄組測序由上海伯豪生物提供。

原文出處：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