基于大样本数据的尼帕病毒仓鼠模型自然史研究：揭示毒株、感染途径和性别相关差异以指导临床前研究设计

《The Journal of Infectious Diseases》：Natural History of Nipah Virus in Hamsters: Strain, Route, and Sex-Associated Variability Characterized using Large Datasets to Inform Pre-Clinical Study Design

本刊推荐：为解决尼帕病毒(NiV)动物模型存在显著异质性、影响医学对策(MCM)开发的问题，研究人员开展了迄今为止最大规模的NiV感染叙利亚仓鼠自然史研究。通过分析19项独立研究、超过500只动物的个体数据，系统阐明了NiV-Malaysia(NiV-M)和NiV-Bangladesh(NiV-B)毒株经鼻内(IN)或腹腔内(IP)接种后的临床进程、致死率和病毒载量差异。该研究为优化临床前研究设计提供了关键数据支持，对疫苗和药物开发具有重要意义。

　　

尼帕病毒(Nipah virus, NiV)是一种新发人畜共患病原体，自1998年首次在马来西亚暴发以来，已在南亚和东南亚地区造成50多次独立疫情。这种病毒能够引起人类严重的呼吸道和神经系统疾病，死亡率高达40-75%，目前尚无美国食品药品监督管理局(FDA)批准的针对性治疗方法或疫苗。更令人担忧的是，部分感染者可能表现为轻微症状甚至无症状，却在数年后出现迟发性神经系统疾病，给疫情防控带来巨大挑战。

面对这种高致病性病毒，医学对策(medical countermeasure, MCM)的研发面临特殊困难。由于疫情暴发不可预测、病例数有限且人际传播能力相对较弱，传统的临床试验路径难以实施。在这种情况下，FDA动物规则(FDA Animal Rule)为MCM批准提供了替代路径，但该路径要求使用经过充分验证的动物模型，并在多个物种中证明安全性和有效性。

在众多实验动物中，叙利亚仓鼠展现出独特优势。与小鼠不同，叙利亚仓鼠感染NiV后无需免疫抑制或病毒适应就能出现与人类相似的疾病表现，包括呼吸道症状和神经系统异常。然而，这一模型存在显著异质性——不同研究中观察到的疾病进程和结果差异很大，受到病毒毒株、接种剂量和途径等多种因素影响。此外，由于需要在生物安全四级(biosafety level 4, BSL-4)实验室进行操作，样本量通常较小，数据多以组水平而非个体水平报告，限制了结果的可比性和解释力。

为解决这些问题，来自美国疾病控制与预防中心(CDC)的研究团队在《感染病学杂志》(The Journal of Infectious Diseases)上发表了迄今最大规模的NiV仓鼠模型自然史研究。他们整合了2018-2025年间19项独立研究的数据，涵盖522只NiV感染仓鼠和64只模拟感染对照，系统分析了毒株(NiV-M和NiV-B)、感染途径(鼻内和腹腔内)和性别等因素对疾病表现的影响，为优化临床前研究设计提供了宝贵见解。

研究团队运用多种关键技术方法开展此项工作。所有感染性实验均在BSL-4实验室完成，使用从人类样本分离并经下一代测序验证的NiV-M(CDC#813744)和NiV-B(CDC#813747)毒株。动物研究采用标准化的临床评分系统每日评估疾病进展，通过实时定量逆转录聚合酶链式反应(real-time quantitative reverse transcription PCR, RT-qPCR)定量检测组织病毒RNA(viral RNA, vRNA)水平，并利用个体参与者数据(individual participant data, IPD)元分析评估研究间变异度。统计分析使用GraphPad Prism和R软件，包括Kaplan-Meier生存分析、Spearman相关分析和混合效应模型等。

剂量和毒株对临床进程和结果的影响

研究人员发现，剂量依赖性效应十分明显：较高剂量与较高的致死率相关。感染途径也显著影响结果，在相同剂量下，腹腔内(intraperitoneal, IP)接种比鼻内(intranasal, IN)接种导致更高的致死率。特别值得注意的是，毒株与感染途径之间存在交互作用：经IN接种时，NiV-B比NiV-M更具致死性(10⁶ TCID₅₀，p=0.0086)；而经IP接种时，情况正好相反，NiV-M比NiV-B更具致死性(10⁴ TCID₅₀，p<0.0001)。

临床表现在不同组别间也存在差异。IN接种的动物更可能表现出双相病程(先出现呼吸道症状，后出现神经系统症状)，这种表型在NiV-M IN组有神经系统症状的仓鼠中占37%，而在NiV-B IN组中占25%。相比之下，IP接种组中这一比例显著降低(NiV-M IP为16%，NiV-B IP仅为5%)。

年龄可能影响临床结果而性别无显著影响

通过IPD元分析评估研究间变异性发现，临床严重程度的变异主要归因于个体动物间的差异，研究间的方差较小。这表明合并数据集具有稳健性，研究水平差异对大多数组别结果变异的影响极小。

年龄分析显示，在某些结局不太严重的组别中，≥9周龄的动物比<9周龄的动物存活率更高(NiV-M IN组：50% vs. 20-24%；NiV-B IP组：38% vs. 15%)，但差异未达到统计学显著性。性别分析则表明，在不同毒株和感染途径下，雄性和雌性仓鼠的结局无显著差异，临床进程和严重程度相似，组织vRNA水平也无显著不同。

体重和温度作为疾病进展指标的价值

对客观生理参数的分析揭示了有价值的模式。死于呼吸道疾病的动物从感染后1天(1 dpi)起就表现出体重和体温下降。所有体温比基线下降>2°C的动物(n=51)最终都死于疾病。IN接种的动物中，无论是死于呼吸道疾病还是神经系统疾病，临床评分与体重变化均呈中度相关(Spearman相关系数ρ≈0.4-0.6)。相比之下，IP接种的动物中，这些参数与临床评分仅呈微弱至可忽略的相关性(ρ≈0.0-0.4)。

病毒RNA水平的时空分布特征

病毒生物分布分析显示，除脑组织外，所有组织中的vRNA水平均在感染早期(约4-8 dpi)达到峰值。在呼吸道疾病终点，所有组别的肺组织中vRNA水平均很高(平均2.7×10⁷ N基因拷贝/μL)。而在神经系统疾病终点，动物脑组织中的vRNA水平通常高于死于呼吸道疾病的动物，IN接种组中这种差异尤为显著。

幸存者在研究终点(28 dpi)的组织vRNA水平低于死于终端疾病的动物。然而，在NiV-M IN组中，56%(10/18)的幸存者表现出持续的神经系统症状，脑组织中仍可检测到高水平的vRNA。值得注意的是，所有有持续神经系统症状的幸存者脑组织中均检测到了vRNA。

研究还发现，接种途径对病毒分布有显著影响。IP接种的NiV-M仓鼠(致死率最高的组别)在4 dpi时大多数组织中的vRNA水平显著高于NiV-M IN组(途径比较)和NiV-B IP组(毒株比较)。相比之下，NiV-B的不同接种途径之间或IN接种的不同毒株之间差异较小。

研究结论与意义

这项大规模综合分析证实，叙利亚仓鼠模型能够复现人类NiV感染的多种关键特征。研究表明，通过选择合适的毒株、感染途径和剂量，可以在该模型中模拟不同的疾病表型：同时出现呼吸道和神经系统疾病、主要以呼吸道疾病为主、或主要以神经系统疾病为主。

特别有价值的是，该模型能够研究持续性感染和迟发性神经系统疾病——这在NiV感染中是一个重要但难以模拟的方面。研究发现，NiV-M IN感染的幸存者中常见长期神经系统症状(在25-28 dpi时仍存在)，而NiV-B IN和IP感染中较少见，表明该模型特别适合研究NiV-M的持续性感染。

对于MCM开发而言，这些发现具有直接指导意义。不同毒株和感染途径导致的疾病表型差异，意味着研究人员可以根据具体研究目标选择最合适的模型。例如，要评估主要针对呼吸道疾病的干预措施，NiV-M高剂量IN感染可能是最佳选择；而要研究神经系统并发症或持续性感染，NiV-B IP感染或NiV-M IN感染可能更合适。

该研究还强调了在临床前评估中纳入两性动物的必要性，尽管未发现性别对结局有显著影响，但性别的免疫、激素和代谢差异可能影响MCM反应。年龄因素的影响也值得进一步研究，特别是在疫苗和耐久性研究中考虑使用年长动物。

这项研究通过整合大量个体水平数据，克服了单个BSL-4研究样本量小的限制，为尼帕病毒致病机制研究和医学对策开发提供了迄今为止最全面的动物模型特征描述。这些数据不仅加深了对尼帕病毒发病机制的理解，也为优化临床前研究设计、提高转化医学价值提供了实证基础，对应对未来可能出现的尼帕病毒疫情具有重要意义。