啮齿动物适应型马尔堡病毒在雪貂模型中引发致死性感染:首次建立马尔堡病毒致死性雪貂模型

【字体: 时间:2025年09月10日 来源:npj Viruses

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  本研究针对雪貂对马尔堡病毒(MARV)天然抗性的科学问题,通过接种豚鼠适应型(GPA)-MARV和小鼠适应型(MA)-MARV,首次建立了致死性雪貂模型。研究发现GPA-MARV感染导致100%致死率,伴随典型丝状病毒病(FVD)特征,包括高病毒载量、凝血异常和免疫失调;MA-MARV则仅部分致死。该模型填补了马尔堡病毒研究缺乏小动物模型的空白,为疫苗和药物评价提供了关键平台。

  

马尔堡病毒(Marburg virus, MARV)与埃博拉病毒同属丝状病毒科,是人类致命出血热的重要病原体。尽管非人灵长类动物(NHP)模型能模拟人类疾病,但其高昂成本和伦理限制促使科学家寻求替代模型。雪貂(Mustela putorius furo)因与人类相似的生理特征,已成为埃博拉病毒研究的理想模型,但对MARV却表现出天然抗性——这一矛盾现象背后的机制长期未明。

加拿大公共卫生署的Zachary Schiffman团队在《npj Viruses》发表的研究,首次揭示了啮齿动物适应型MARV能突破雪貂的物种屏障。研究人员采用豚鼠适应型(GPA)-MARV和小鼠适应型(MA)-MARV分别感染雪貂,发现GPA-MARV引发100%致死率,而MA-MARV仅33%致死。这一突破不仅建立了首个MARV致死性雪貂模型,更通过比较分析揭示了病毒适应性与致病性的分子基础。

关键技术方法

研究采用1000 TCID50剂量经肌肉途径接种雪貂,通过RT-qPCR定量病毒RNA(GEQ/mL)、TCID50测定感染性病毒滴度,并利用12-plex Luminex检测血清细胞因子。下一代测序(NGS)分析病毒基因组突变,病理学评估包括血液生化、血常规及组织病毒载量检测。实验在生物安全四级(CL-4)实验室完成,所有数据均与历史野生型MARV感染组对照。

研究结果

GPA-MARV在雪貂中引发致死性疾病

所有GPA-MARV感染雪貂均在10天后达到人道终点,呈现典型FVD症状:体重下降(图1b)、发热(图1c)和瘀点状皮疹(图2a)。病毒载量在血液中达9.07 Log10 GEQ/mL(图3a),肝脏组织高达7.73 Log10 GEQ/g(图3b)。值得注意的是,该组出现雪貂感染丝状病毒中首次报道的血小板减少症(图4l),这一特征在NHP的马尔堡病毒病(MVD)中常见,但在埃博拉病毒感染的雪貂中未见。

MA-MARV致病性有限

仅33%的MA-MARV感染雪貂死亡(图1d),且症状较轻。尽管早期血液病毒载量(5.61 Log10 GEQ/mL)高于GPA-MARV组(图3e),但终末载量低3-4个数量级(图3f)。幸存者7天后病毒清除,提示MA-MARV适应性不足(图3g)。

免疫与血液学异常

GPA-MARV组呈现强烈促炎反应:IFN-α、IL-6、IL-8等细胞因子显著升高(图5a-e),而MA-MARV组仅短暂激活。血液生化显示GPA-MARV感染导致ALT超2000 U/L(图4a),ALP、TBIL等肝肾功能指标恶化(图4b-d),MA-MARV幸存者则逐渐恢复(图4e-h)。

关键基因组突变

测序发现GPA-MARV存在28个突变,其中8个位于编码区(表1)。VP35的L30S/Y34H和VP40的G79S/D184N突变与小鼠适应型MARV共享,可能通过干扰素(IFN)信号抑制增强致病性。值得注意的是K56N(VP40)和I66V(VP24)突变为野生型MARV Angola序列的回溯突变。

结论与意义

该研究首次证明宿主适应性突变可使MARV突破雪貂物种屏障,其中GPA-MARV引发的疾病特征更接近人类MVD。VP35和VP40的特定突变可能是致病关键,为靶向药物设计提供线索。建立的雪貂模型具有10天病程窗口期(较埃博病毒模型的4天更长),更适合抗病毒药物评价。当前卢旺达MARV疫情(史上第三大规模)的防控需求,更凸显该模型作为NHP前哨模型的应用价值。

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