纵向体内成像揭示IFNAR?/?小鼠中尼帕病毒清除的异步性与不完全性及持续的中枢神经系统局灶性受累

《Emerging Microbes & Infections》：Longitudinal in vivo imaging reveals asynchronous, incomplete Nipah virus clearance with prolonged focal CNS involvement in IFNAR?/? mice

　　

尼帕病毒感染会导致致命的急性呼吸道和神经系统疾病。幸存者可能会在康复后数月至数年内出现长期后遗症或经历复发性脑炎。目前对于这种不同疾病发展轨迹及病毒清除不完全的机制仍缺乏清晰的认识。在本研究中，研究人员建立了一种红移生物发光共振能量转移报告系统，以实现对体内NiV感染的纵向追踪，并将其应用于小鼠感染模型中。研究人员展示了NiV感染后传播途径、病毒株和免疫状态依赖性的差异，并揭示了在空间上呈异质性和不同步的病毒清除过程。虽然鼻内（IN）感染在很大程度上仍局限于呼吸道，但腹腔（IP）感染会导致全身性扩散，随后在IFNAR^?/?小鼠中可检测到持续至感染后42天的波动性局灶性病毒信号。通过与RT-qPCR、组织病理学和原位杂交技术相结合，研究发现在临床明显康复后，离散的脑区域中仍存在持续存在的病毒RNA，这表明病毒存在解剖学限制性持续性。总之，这些发现揭示了体内NiV不完全清除的时空动态，并为研究复发性疾病提供了一个框架。

尼帕病毒感染可引起从无症状感染到严重呼吸道和神经系统疾病的广泛临床症状。部分患者在明显康复数月至数年后，会出现迟发性神经系统并发症，包括复发性脑炎，这被假设是由于病毒清除不完全并在解剖学限制性部位持续存在所致。虽然此前在存活的非人灵长类动物和免疫缺陷小鼠体内检测到了病毒抗原或RNA，但控制病毒传播、组织限制和清除的时空动态仍不明确。目前大多数研究依赖于终末期或预设的采样时间点，这只能生成感染的静态快照，不足以反映动态的病毒动力学，也无法解释病原体在无明显临床体征下持续存在的机制。为了解决这一问题，研究人员开展了相关研究，旨在实现体内动态追踪，以明确病毒传播与清除的机制。该研究论文发表在《Emerging Microbes 》上。

在关键技术方法方面，研究人员主要利用了以下几种方法。首先，建立了一种红移生物发光共振能量转移报告系统，通过将生物发光报告基因与荧光受体偶联，产生红移光发射，以改善组织穿透力并实现体内深层组织敏感检测。样本队列来源为购自The Jackson Laboratory的6周龄免疫健全C57BL/6J小鼠及5至6周龄免疫缺陷的IFNAR^?/?小鼠。其次，通过鼻内或腹腔途径用野生型或重组报告病毒株感染小鼠，并在预设的多天时间点利用IVIS Spectrum CT系统进行体内纵向成像。最后，通过逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）定量组织中的病毒RNA（vRNA），结合组织病理学分析和针对NiV N基因mRNA/cRNA的原位杂交（ISH）技术，对组织中病毒持续性进行定位与验证。

在研究结果方面，主要包括以下几点：

基于BRET的纵向成像能够可靠追踪体内尼帕病毒感染
通过对比模拟感染组与非报告病毒感染组，研究人员发现低水平背景信号不会干扰实验判定。同时评估了重复麻醉和成像对疾病进程的影响，结果显示成像组与非成像组在体重轨迹和疾病表现上具有广泛的可比性。这表明基于BREP的成像系统能够可靠解析体内NiV传播的时空动态。

纵向成像揭示免疫健全小鼠中尼帕病毒短暂且自限性的复制
C57BL/6J小鼠在IP感染后未见临床体征。信号在1 dpi即可检测到，主要位于胸部和腹部。6至8 dpi时信号达到峰值，随后以区域特异性方式逐渐下降。至28 dpi时，大多数小鼠的报告信号已恢复至背景水平。尽管部分小鼠胸部仍有残余信号，但RT-qPCR未在任何组织中检测到vRNA。这表明完整的抗病毒免疫力能有效限制病毒复制。

I型干扰素信号缺失导致广泛传播及清除动力学改变
在IFNAR^?/?小鼠中，IN感染主要引起上呼吸道复制及随后的局灶性传播。而IP感染则导致1 dpi时腹部出现高强度信号，4 dpi扩散至所有解剖区域，呈现全身传播。不同病毒株表现出不同的传播动力学，如rNiV-M-BREP在16 dpi时胸部和腹部出现继发性信号上升，而rNiV-B-BREP则表现为更渐进的下降。对照结果显示，IFN信号缺失会导致快速全身扩散和延迟清除。

表面康复后病毒清除不完全且存在解剖学限制性持续存在
在存活至28 dpi及更晚时间点的IFNAR^?/?小鼠中，IP感染组在头、胸和腹部存在持久的信号持续，且部分个体表现出波动的信号增强。RT-qPCR在临床上明显康复的小鼠大脑中检出极高水平的vRNA，表明在缺乏完整IFN信号时，病毒无法实现均匀清除，存在区室化病毒信号。

原位杂交和组织病理学证实病毒RNA局限于大脑内持续存在
对存活至42 dpi的小鼠进行组织病理学和ISH分析，仅在两只IP感染小鼠的大脑中检测到vRNA，分别位于嗅球腹侧前脑和背侧大脑皮质及软脑膜。且vRNA局限在离散的脑病灶中，脑外组织未检出。这提供了明显的临床康复后局灶性、脑限制性vRNA持续存在的解剖学确认。

在讨论与结论部分，研究人员总结指出，纵向体内成像提供了病毒传播和消退的动态视角，揭示了空间异质性和不同步的清除模式。研究证实了I型IFN反应在限制病毒复制幅度与动力学中的核心作用。在免疫缺陷小鼠中观察到的全身性扩增、延迟消退及局灶性恢复期信号，结合RT-qPCR和ISH的结果，为病毒在中枢神经系统的不完全清除提供了生物学证据。这种局限于离散中枢神经系统微环境的病毒持续性，支持了人类感染后发生复发性和迟发性脑炎的病理模型。尽管报告中指出成像信号仅反映基于报告基因的病毒活性且无法单独确立感染性病毒的存在，但这些发现建立了一个体内框架，为未来研究病毒持续性机制及评估促进受限组织区室中病毒清除的策略奠定了基础。