鄭海學-非洲豬瘟感染細胞的嗜性及其應答機制.pdf

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1、鄭海學 Haixue Zheng中國農業科學院蘭州獸醫研究所Lanzhou Veterinary Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou,China 2024年4月非洲豬瘟病毒豬體內感染靶細胞及其調控復制的機制 The Infectious Cell Tropism and Its Regulatory Replication Mechanism of ASFV In Vivo一帶一路國際生豬產業大會非洲豬瘟嚴重危害養豬業African swine fever(ASF)seriously threa

2、tens the pig industry2018年，非洲豬瘟傳入我國，給我國生豬產業造成了前所未有的經濟損失。非洲豬瘟在世界范圍內流行已逾百年，至今沒有商品化疫苗可用，這是全球生豬行業的痛點和難點。非洲豬瘟病毒能夠導致免疫器官病變和功能衰竭而死，這是防治的難題。數據來自WOAH 截止2022/10/28一帶一路國際生豬產業大會ASFV是如何在動物體內快速繁殖并引起發??？How ASFV can replicate rapidly and cause acute disease in animals after infection?免疫系統三道防線炎炎癥癥Inflammation天天然然免免疫

3、疫Innate immunity獲獲得得性性免免疫疫Adaptive immunity清清除除病病毒毒Virus clearance康復或死亡Recovered or Died淋巴細胞分化一帶一路國際生豬產業大會我們前期研究發現 Our findingsASFV引起天然免疫抑制的機制The mechanisms of suppression of innate immune response by ASFV？1.ASFV調節RIG-I介導的天然免疫 Regulation of RIG-I-mediated innate immunity by ASFV2.ASFV調節cGAS-STING介導的

4、天然免疫 Regulation of cGAS-STING-mediated innate immunity by ASFV 3.ASFV調節II型信號通路 Regulation of type II signaling pathway by ASFV一帶一路國際生豬產業大會I267L VirusMitoViral RNAVISATBK1IRF3PPPIFN-b b/a aISREIRF3IRF3RIG-IMITARipletK63-linked UbPloS Pathogens.(2022,28,18(1):e1010270)蘭蘭獸獸研研、武武漢漢病病毒毒所所I267L與Riplet有相互作

5、用 I267l interacts with Riplet I267L通過Riplet抑制RIG-I的K63泛素化從而抑制干擾素的產生 I267l inhibits production of interferon by inhibiting K63 ubiquitination of RIG-I.I267L是ASFV的毒力因子之一I267l is one of the virulence factors of ASFVASFV 調控RIG-I介導的天然免疫的機制I267L inhibits ASFV-induced type-I interferon production by target

6、ing RNA Polymerase III-RIG-I signaling一帶一路國際生豬產業大會MGF505-7R interacted with STINGMGF505-7R inhibited IFN production through increasing the expression of autophagy-related proteinMGF505-7R is a newly identified virulence factor.MGF505-7R與STING有相互作用MGF505-7R通過上調自噬相關蛋白ULK1的表達降解STING從而抑制干擾素的產生MGF505-7R是

7、非洲豬瘟病毒的毒力因子之一ASFVMITAMGF-505-7RTBK1IRF3IRF3ppIRF3ISREType I IFNs,ISGsk kBcGAScGAMPULK1cytoplasmnucleusJ Immunol.2021;206(8):1844-1857.ASFV 調控cGAS-STING通路抑制宿主天然免疫應答機制African Swine Fever Virus E120R Protein Inhibits Interferon Beta Production by Interacting with IRF3 To Block Its Activation一帶一路國際生豬產業大

8、會2024-9-267MGF505-7R是非洲豬瘟病毒的毒力因子之一MGF505-7R與JAK1/2有相互作用MGF505-7R通過上調E3泛素連接酶RNF125降解JAK1，下調Hes5表達而降解JAK2，從而抑制干擾素的產生MGF505-7R是一個多功能蛋白，也能通過炎癥反應調節病毒毒力（Li JH,et al，Plos pathogens，2021）J Biol Chem.2021;297(5):101190.MGF505-7R is a newly identified virulence factor.MGF505-7R interacted with JAK1/2.MGF505-7

9、R inhibited IFN production through enhancing E3 ubiquitin ligase RNF125 to degrade JAK1 and down-regulating Hes5 to degrade JAK2.MGF505-7R is multi-functional and implicated in inflammation to fine tune virulence(Li JH,et al，Plos pathogens，2021）.ASFV調節II型信號通路 Regulation of type II signaling pathway

10、by ASFV一帶一路國際生豬產業大會總結 SummaryType I IFNPSTAT1PSTAT2IRF9ISGF3MembranePSTAT1NucleusISGsProinflammatory cytokinesIFNsISREIFN-nducibleGene ExpressionGASPIFNg gR1PPSTAT1PSTAT1STAT1IFNg gR2JAK2JAK1STAT1PSTAT1IFNg gkBPIRF3PIRF3PIRF3DNAViralcGASSTINGTBK1Viral DNAMGF505-7RE120RMGF360-9LMGF505-7RVISARIG-IRNAI

11、267LE184L一帶一路國際生豬產業大會 ASFV在體內感染了哪些類型的細胞？哪些細胞是其維持持續高效復制場所？ASFV如何操縱受感染的細胞群，調控免疫應答，驅動病毒在體內的高效復制和有效感染？ASFV抑制抗原遞呈的機制，及抗體不產生的原因是什么？Fer R,et al.,2022Linda Dixon，2016科學問題 Scientific question一帶一路國際生豬產業大會研究策略 Strategy for research損傷靶器官采集單細胞測序靶細胞鑒定體外試驗與機制解析一帶一路國際生豬產業大會獸醫生物技術國家重點實驗室攻毒動物模型建立及各組織病毒感染分析Establishme

12、nt of animal model of challenge一帶一路國際生豬產業大會獸醫生物技術國家重點實驗室脾臟中檢測到最高水平的病毒DNAThe highest levels of viral DNA were detected in the spleen在第5、7和9天死亡的動物的所有組織中都觀察到高水平的病毒DNA，在脾臟中檢測到最高水平的病毒DNA。一帶一路國際生豬產業大會ASFV感染導致NK細胞、巨噬細胞、T細胞數量急劇減少，但單核細胞數量大幅增加 1 單核細胞和巨噬細胞是體內感染ASFV的主要細胞類型 Monocytes and macrophages are the majo

13、r cell types that infected by ASFV in vivo 一帶一路國際生豬產業大會ASFV在體內主要感染單核/巨噬細胞一帶一路國際生豬產業大會15ASFV不感染B、T細胞體內Invivo體外Invitro一帶一路國際生豬產業大會2 ASFV引起巨噬細胞大量死亡，但將其感染轉移到從骨髓緊急運輸而來的未成熟單核細胞亞群中 ASFV causes massive death of macrophages but shifts its infection into a rare subpopulation of immature monocytes resulting fr

14、om emergency myelopoiesisASFV偏好感染CD14-CD16-單核細胞，CD14-單核細胞中ISGs表達水平低于CD14+單核細胞、凋亡水平也低于CD14+單核細胞一帶一路國際生豬產業大會ASFV感染后可在組織中觀察到明顯的病毒工廠，感染導致CD11b+CD14+單核細胞急劇減少，CD11b+CD14-未成熟單核細胞顯著增加，該群細胞由骨髓緊急運輸而來。骨髓前體細胞衍生的單核細胞中S100a8/a9 mRNA高表達一帶一路國際生豬產業大會2024-9-26 3 在ASFV感染的單核細胞和巨噬細胞中，IFN的表達和應答水平低于旁觀者細胞 ASFV infection in

15、duces lower levels of IFNs expression and IFN response in ASFV-infected monocytes and macrophages than that in bystander cellsASFV感染抑制巨噬細胞與單核細胞中干擾素與ISGs的表達一帶一路國際生豬產業大會Bulk-RNAseq驗證qPCR驗證單細胞測序結果驗證一帶一路國際生豬產業大會20 4 ASFV感染下調先天性和適應性免疫應答關鍵調節因子DUSP1 以促進病毒復制 ASFV infection downregulates DUSP1 in macrophages

16、 to promote viral replicationASFV感染下調巨噬細胞中抗病毒基因DUSP1表達促進病毒復制天然免疫應答細胞周期與凋亡多種細胞中細胞因子應答細胞粘附單核/巨噬細胞遷移一帶一路國際生豬產業大會DUSP1具有抑制ASFV復制的功能一帶一路國際生豬產業大會5 感染細胞及旁觀者細胞中MHC II類基因在整個ASFV感染過程中均下調表達MHC class II genes are downregulated throughout ASFV infection independent of infection status ASFV感染抑制單核/巨噬細胞中MHC-II類分子表達

17、，并抑制抗原遞呈相關基因表達，這是ASFV感染導致抗體不應答的關鍵原因。一帶一路國際生豬產業大會小結Summary （1）ASFV感染上游的巨噬細胞轉移到未成熟單核細胞亞群，并且抑制抗病毒免疫應答和凋亡，致病毒在體內以病毒工廠的方式能延長感染。（2）到目前為止，未成熟的單核細胞作為ASFV重要靶點的作用一直未鑒定，我們確定了ASFV感染的靶細胞及其決定ASFV細胞嗜性的關鍵分子，并檢測了感染細胞中病毒和宿主基因表達的時間動態。（3）ASFV感染細胞及旁觀者細胞中MHC II類基因在整個ASFV感染過程中均顯著下調表達，進而也解釋ASFV抑制抗原遞呈和抗體不產生的原因。該研究將有助于疫苗設計和抗

18、病毒因子篩選，也有助于闡明ASFV感染和調控致病的機制。PNAS,2024,121(10):e2312150121一帶一路國際生豬產業大會ASFV識別、入侵、復制、致病4個核心事件的認知有限。體內散播 致病致死性損傷炎癥“風暴”入侵復制識別指導疫苗研發的理論認知有限靶細胞細胞因子感染一帶一路國際生豬產業大會 ASFV 利用凋亡小體促進病毒入侵和細胞間傳播，無外層囊膜ASFV以凋亡小體形式擴散，是ASFV重要感染方式。高效價的ASFV陽性血清可部分阻斷不含外層囊膜病毒粒子的感染，但對凋亡小體介導的ASFV感染無阻斷效果。然而，采取反復凍融策略破壞凋亡小體膜的完整性后，釋放的病毒粒子對抗血清變得敏

19、感（韓軍團隊，PNAS,2023）。Riding apoptotic bodies for cell-cell transmission by African swine fever virus一帶一路國際生豬產業大會利利用用C CR RI IS SP PR R文文庫庫篩篩選選獲獲得得了了A AS SF FV V復復制制的的關關鍵鍵宿宿主主因因子子AC在293T細胞中過表達候選基因，得到了對病毒復制有顯著促進作用的因子一帶一路國際生豬產業大會在在細細胞胞中中對對候候選選基基因因進進一一步步進進行行篩篩選選在細胞中進一步篩選發現，LTM4、6C2、DS7和CDL促進病毒復制的能力最顯著。一帶一路

20、國際生豬產業大會利利用用抗抗體體封封閉閉實實驗驗進進一一步步鎖鎖定定關關鍵鍵的的宿宿主主因因子子DS7和CDL蛋白的抗體能顯著抑制病毒在PAM細胞中的復制一帶一路國際生豬產業大會干干擾擾D DS S7 7和和C CD DL L表表達達后后顯顯著著抑抑制制A AS SF FV V在在P PA AM M中中的的復復制制同時干擾DS7和CDL的表達后，ASFV在PAM細胞中幾乎不復制。一帶一路國際生豬產業大會致致謝謝 ACKNOWLEDGEMENTSZixiang Zhu(LVRI)Ruoqing Mao(LVRI)Baohong Liu(LVRI)Huanan Liu(LVRI)Jianhong Guo(LVRI)Xiangtao Liu一帶一路國際生豬產業大會謝謝各位！Thanks for your attention!一帶一路國際生豬產業大會