重组雪松病毒模型再现亨尼帕病毒神经系统特征：BSL-2条件下新型临床前研究平台的建立

本刊推荐：为解决高致病性亨尼帕病毒（NiV/HeV）必须在BSL-4条件下研究的限制，研究人员开发了表达NiV/HeV F/G糖蛋白的重组雪松病毒（rCedV）模型。研究发现STAT1-/-小鼠感染后出现神经系统症状和死亡，病毒在大脑中呈现活跃转录。该BSL-2兼容模型为抗病毒药物筛选和发病机制研究提供了高通量、低成本的研究平台。

在病毒学研究领域，亨尼帕病毒属的尼帕病毒（Nipah virus, NiV）和亨德拉病毒（Hendra virus, HeV）一直是最令人担忧的病原体之一。这些通过果蝠传播的病毒可引起人类严重的呼吸道和神经系统疾病，死亡率高达40%-100%。自20世纪90年代末被发现以来，它们已在多次疫情中导致人类死亡和经济损失。然而，由于这些病毒必须在美国疾病控制与预防中心规定的生物安全四级（BSL-4）实验室中处理，研究人员面临着巨大的实际障碍，严重限制了对病原体致病机制的研究和治疗对策的开发。

正是在这样的背景下，雪松病毒（Cedar virus, CedV）的发现为亨尼帕病毒研究带来了转机。作为亨尼帕病毒属中最接近NiV和HeV的遗传亲属，CedV有一个关键优势：它可以在生物安全二级（BSL-2）条件下安全处理。与它的致病性表亲不同，CedV缺乏产生V和W蛋白的遗传序列，这些蛋白是NiV和HeV的关键毒力因子，能够干扰宿主的干扰素（IFN）信号传导。然而，早期的CedV模型存在明显局限性——它无法在小鼠大脑中建立稳定感染，这与NiV和HeV的神经侵袭特性不符。

为了解决这一关键限制，Uniformed Services University的研究团队开展了一项创新性研究，开发了一种新型的重组雪松病毒模型，该研究成果发表在《iScience》期刊上。研究人员通过逆向遗传学技术构建了表达NiV或HeV F和G糖蛋白的重组CedV病毒（rCedV-NiV-Luc和rCedV-HeV-Luc），并利用生物发光成像（BLI）技术实时监测病毒感染过程。研究采用干扰素受体缺陷（IFNAR-KO）和STAT1缺陷（STAT1-KO）小鼠模型，通过体内生物发光成像、定量PCR、组织免疫组化和血清学分析等多种技术手段，系统评估了这些重组病毒的感染特性、组织嗜性和致病性。

研究人员发现，表达NiV/HeV F和G糖蛋白的重组病毒在IFNAR-KO小鼠中能够建立 transient感染，并且最重要的是，这些病毒能够穿过血脑屏障，在小脑中进行活跃转录，这与亲本rCedV-Luc的行为形成鲜明对比。通过进一步削弱宿主的干扰素反应——使用STAT1-KO小鼠（完全缺乏对I型、II型和III型干扰素的反应能力），研究团队成功模拟了人类亨尼帕病毒疾病的神经系统特征。

Cedar viruses expressing NiV and HeV F and G establish infections in IFNAR-KO mice, but not in WT mice

通过生物发光成像和定量PCR分析，研究人员证实rCedV-NiV-Luc和rCedV-HeV-Luc能够在IFNAR-KO小鼠中建立有效感染，而在野生型小鼠中病毒迅速被清除。特别值得注意的是，这些重组病毒能够在脑组织中检测到转录活性，这与亲本rCedV-Luc的行为截然不同。

Peak transcriptional activity of rCedV-NiV-Luc and rCedV-HeV-Luc occurs at 3 days post-infection in IFNAR-KO mice

感染动力学研究表明，病毒感染后第3天达到转录峰值，随后逐渐下降。虽然病毒在脑组织中呈现转录活性，但感染IFNAR-KO小鼠并未出现临床症状，所有小鼠均存活，表明该模型仍存在局限性。

Infection with rCedV-NiV-Luc and rCedV-HeV-Luc results in lethal CNS disease in STAT1-KO mice

研究的关键发现在于STAT1-KO小鼠感染模型。当使用完全缺乏干扰素信号应答的STAT1-KO小鼠时，感染rCedV-NiV-Luc和rCedV-HeV-Luc的小鼠表现出高水平的病毒转录、神经系统临床症状和死亡。33%的rCedV-NiV-Luc感染小鼠和30%的rCedV-HeV-Luc感染小鼠达到安乐死标准，而对照组的rCedV-Luc感染则不会引起疾病。

通过提高感染剂量，研究人员进一步增强了疾病的严重性和一致性。感染高剂量病毒的小鼠中，88.8%的rCedV-NiV-Luc组和83%的rCedV-HeV-Luc组出现死亡。这些小鼠表现出头部倾斜、肌阵挛、反射亢进、刺激过敏、共济失调行为和癫痫等神经系统症状，与人类NiV和HeV感染病例以及现有动物模型的观察结果一致。

组织学分析显示，病毒抗原存在于多个脑区，包括后脑、小脑、中脑、海马体和前脑。病毒抗原与神经元标志物NeuN共定位，证实了病毒对神经元的感染。在肺组织中，病毒抗原与内皮细胞和支气管结构共定位，表明病毒的多组织嗜性。

值得注意的是，尽管STAT1-KO小鼠缺乏完整的干扰素信号传导，它们仍然能够产生病毒特异性的中和抗体和G蛋白特异性的IgG，表明适应性免疫反应在一定程度上仍然发挥作用。

该研究的结论部分强调，这种基于重组雪松病毒和STAT1缺陷小鼠的BSL-2模型成功地模拟了亨尼帕病毒感染的关键特征，特别是神经系统侵袭和疾病表现。通过用NiV或HeV的F和G糖蛋白替换CedV的相应蛋白，研究人员改变了病毒的细胞嗜性，使其能够更好地模拟真实NiV和HeV的感染特性。而通过使用STAT1-KO小鼠削弱宿主的干扰素反应，研究人员 effectively 模拟了NiV和HeV V和W蛋白的功能，这些蛋白是病毒干扰宿主先天免疫应答的关键毒力因子。

讨论部分指出，这一模型虽然存在局限性（特别是使用免疫缺陷小鼠限制了免疫学研究），但它为亨尼帕病毒研究提供了一个强大的替代平台。该模型最直接的应用将是在抗病毒药物和中和抗体的临床前筛选中发挥作用，特别是那些针对病毒进入过程（F和G蛋白功能）的治疗策略。此外，该模型还可用于研究亨尼帕病毒的神经嗜性机制，特别是ephrin-B3受体在病毒神经系统侵袭中的作用。

研究人员特别强调，尽管这些重组病毒可能适合在BSL-2条件下使用（因为它们缺乏产生V和W蛋白的能力），但每个研究机构的相关生物安全委员会必须自行决定适当的生物安全等级。与BSL-4实验相比，这种模型预计将显著降低每个实验的成本，并大大提高单位时间内的实验通量，从而加速亨尼帕病毒治疗对策的开发进程。

这项研究为亨尼帕病毒领域提供了一种创新且实用的研究工具，克服了在高 containment 条件下进行研究的重大障碍，有望推动针对这些致命病毒的新治疗策略的快速发展。