日本脑炎病毒在猪巨噬细胞与昆虫细胞中适应性的比较动力学

《Virology Journal》：Comparative dynamics of Japanese encephalitis virus adaptation in porcine macrophages and insect cells

　　

摘要

背景

日本脑炎病毒是一种人畜共患的蚊媒传播的正黄病毒科病毒，主要在鸟类和猪群中传播。此前有研究观察到猪之间无需媒介即可传播该病毒，这表明猪体内可能存在单宿主循环现象。因此，本研究旨在利用合适的原代细胞培养模型来探究单宿主循环所带来的进化压力。

方法

为研究此类单宿主循环是否会影响病毒的感染性、适应性以及基因组变化，研究人员将两种日本脑炎病毒株以及一个通过反向遗传学技术得到的cDNA克隆，在原代猪单核细胞来源的巨噬细胞、白纹伊蚊来源的C6/36细胞中依次传代12次，并在这两种细胞类型之间交替培养。随后通过下一代测序技术识别出特定的单核苷酸变异和单倍型，再通过反向遗传学方法验证表型与基因型之间的关联。

结果

对于所有病毒而言，在原代猪单核细胞来源的巨噬细胞中传代——而在C6/36细胞中则不会——会导致病毒对这类巨噬细胞的感染性迅速提升，同时猪内皮细胞中的病毒斑块大小会减小。与C6/36细胞不同，原代猪单核细胞来源的巨噬细胞会施加强大的选择压力，促使大量单核苷酸变异和病毒单倍型快速形成。此外，研究还发现E蛋白第49位或138位的谷氨酸被赖氨酸取代的突变体占主导地位，这一变化既导致了病毒斑块较小的表型，也使得病毒容易受到肝素抑制其附着作用的影响，进而说明该病毒与糖胺聚糖的结合能力更强。E138K突变体也能解释病毒在原代猪单核细胞来源的巨噬细胞中感染性升高的现象。

结论

本研究表明，原代猪单核细胞来源的巨噬细胞会对日本脑炎病毒施加巨大的进化压力，促使次要单倍型快速形成。而那些导致特定表型的E49K和E138K单核苷酸变异能够高效出现，很可能是由于病毒需要与糖胺聚糖结合这一选择压力所导致的，这一现象在其他哺乳动物细胞中也有过观察记录。