碳离子辐照诱导细胞突变调控口蹄疫病毒复制的机制研究：Cbr3-PGE2通路的关键作用

本研究针对口蹄疫病毒(FMDV)感染机制不清的难题，创新性采用12C6+重离子辐照技术诱导BHK-21细胞突变，筛选出显著抑制病毒复制的BHK-5和促进复制的BHK-7细胞系。通过蛋白质组学分析发现Cbr3通过调控前列腺素E2(PGE2)降解通路影响FMDV复制，为疫苗生产增效降本提供新策略。

　　

口蹄疫作为全球畜牧业最具破坏性的传染病之一，其病原体口蹄疫病毒(FMDV)的复制机制至今尚未完全阐明。传统研究手段如基因敲除、反向遗传学等存在技术复杂、靶点局限等问题，尤其在应对新发疫情时难以快速锁定关键宿主因子。更棘手的是，现有疫苗生产成本高昂，病毒培养效率低下成为产业瓶颈。这一系列问题呼唤着研究方法的创新突破。

中国农业科学院兰州兽医研究所的研究团队另辟蹊径，将重离子辐照这一物理诱变技术引入病毒学研究领域。研究人员利用兰州重离子加速器产生的¹²C⁶⁺束流（能量80.55 MeV/u）辐照BHK-21细胞，通过5-15 Gy梯度剂量诱导细胞突变，成功筛选出病毒抑制型BHK-5和促进型BHK-7两种特征细胞系。令人振奋的是，BHK-7使病毒抗原146S产量提升70.67%，而BHK-5则降低81.07%，这种"阴阳双生"的细胞模型为揭示病毒-宿主互作提供了理想研究材料。该突破性成果发表于《Cellular and Molecular Life Sciences》。

研究团队主要采用四大技术手段：重离子辐照诱导细胞突变技术建立差异细胞库；基于蔗糖密度梯度离心的146S抗原定量技术；4D标记自由定量蛋白质组学分析；以及CRISPR/Cas9基因编辑构建Cbr3敲除细胞系。

重离子辐照诱导的细胞表型差异
通过梯度剂量辐照和极限稀释法获得14个单克隆细胞系，其中15 Gy组BHK-7的病毒载量显著升高（2.171 ng/ml），而5 Gy组BHK-5则降至0.24067 ng/ml。生长曲线分析排除增殖差异干扰，电镜观察发现BHK-5呈现独特的纺锤形形态学特征。

蛋白质组学揭示分子机制
在未感染状态下，BHK-5高表达药物代谢酶和花生四烯酸代谢通路蛋白，而BHK-7则激活溶酶体和糖胺聚糖降解通路。感染后，两类细胞共同下调细胞粘附分子，但BHK-5特异性上调细胞因子-受体信号通路，BHK-7则激活叶酸合成和亚麻酸代谢等促病毒复制通路。

Cbr3-PGE2轴的核心调控作用
研究发现羰基还原酶Cbr3在BHK-5中显著上调，在BHK-7中则下调。通过构建Cbr3敲除细胞证实：Cbr3缺失使PGE2水平升高2.3倍，病毒复制增强1.8倍；外源添加0.02 nmol PGE2可逆转BHK-5的抗病毒表型。机制上，Cbr3通过催化PGE2转化为PGF2α，解除PGE2对免疫应答的抑制作用。

这项研究开创性地将重离子物理技术与病毒学研究相结合，不仅发现Cbr3-PGE2是调控FMDV复制的关键开关，更建立起高效可控的细胞诱变技术体系。从应用角度看，BHK-7细胞系可提升疫苗生产效价，而靶向Cbr3的小分子抑制剂或成为新型抗病毒药物研发方向。该研究为理解病毒-宿主博弈提供了全新视角，其"物理诱变-组学解析-机制验证"的研究范式对其它病原体研究也具有重要借鉴意义。