Molecular regulatory mechanism of Zika virus-induced intracranial calcifications

寨卡病毒诱导颅内钙化的分子调控机制

基本信息

  • 批准号:
    10618399
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-05-01 至 2025-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract: The number of vector-borne disease cases in the US has tripled over the past decade and these pathogens including mosquito-borne Zika virus (ZIKV) remain an apparent threat to general public health. The ZIKV outbreaks in the Americas and Southeast Asia is a major global health concern, largely due to the association with fetal craniofacial abnormalities and malformations, resulting from prenatal infection. Although ZIKV infection during pregnancy is casually associated with microcephaly, it is important to note that intracranial calcification is the most frequent abnormality present in ZIKV-positive babies. In fact, Magnetic Resonance Imaging study of Brazilian large ZIKV-positive baby cohort reported the intracranial calcifications as the most common clinical observations. While calcification occurs in soft tissues, the abnormal deposition of calcium in brain not only severely affects motor function, speech ability, and vision, but also causes seizures. Despite the growing clinical evidences of ZIKV-induced calcifications and their potential dire outcomes, however, the etiology and molecular mechanisms of ZIKV-induced brain calcification remain elusive. My preliminary observations in ZIKV human fetal brain specimens showed that high level of calcium deposits was localized with virus-infected perivascular cells. Intriguingly, ZIKV-infection of brain perivascular and osteogenic precursor cells robustly induced calcifications in vitro. Surprisingly, the induction of calcification was lineage-specific to the Asian ZIKV strains, but not to the African ZIKV strains. African ZIKV strains rapidly replicated, inducing cell death, while Asian ZIKV strains persistently replicated, leading to aberrant calcium deposition. Surprisingly, ZIKV expression library screen showed that NS3 protease was sufficient to induce calcification. Based on these preliminary data, I hypothesize that ZIKV targets specific host brain perivascular cells and utilizes NS3 protease to induce intracranial calcifications, which ultimately contributes to virus-associated congenital abnormality. Herein, I seek to address the following questions: (i) which host cells are targeted for ZIKV-induced calcifications, and (ii and iii) which and how ZIKV NS3 protease triggers abnormal calcification during infection. This proposal is highly innovative and translational, and potentially shed new insights to ZIKV-induced intracranial calcification that is the most frequent abnormality present in virus-infected babies.
项目摘要/摘要: 过去十年,美国媒介传播疾病病例数量增加了两倍 包括蚊媒寨卡病毒(ZIKV)在内的病原体仍然对公众健康构成明显威胁。这 美洲和东南亚的 ZIKV 疫情是全球主要的健康问题,这主要是由于 与产前感染引起的胎儿颅面异常和畸形有关。虽然 妊娠期间感染 ZIKV 偶尔会导致小头畸形,值得注意的是,颅内感染 钙化是 ZIKV 阳性婴儿最常见的异常现象。事实上,磁共振 巴西大型 ZIKV 阳性婴儿队列的影像学研究报告称,颅内钙化是最严重的 常见的临床观察结果。虽然软组织发生钙化,但钙的异常沉积 大脑不仅严重影响运动功能、言语能力和视力,还会引起癫痫发作。尽管 越来越多的临床证据表明寨卡病毒引起的钙化及其潜在的可怕后果,然而,病因学 ZIKV 诱导脑钙化的分子机制仍不清楚。我的初步观察 ZIKV 人类胎儿大脑标本显示,病毒感染部位存在高水平的钙沉积 血管周围细胞。有趣的是,ZIKV 感染脑血管周围和成骨前体细胞的能力很强 体外诱导钙化。令人惊讶的是,钙化的诱导是亚洲 ZIKV 谱系特异性的 毒株,但不是非洲 ZIKV 毒株。非洲寨卡病毒株快速复制,诱导细胞死亡,而亚洲寨卡病毒株则快速复制,导致细胞死亡。 ZIKV 菌株持续复制,导致钙沉积异常。令人惊讶的是,ZIKV表达库 筛选显示NS3蛋白酶足以诱导钙化。根据这些初步数据,我 假设 ZIKV 以特定宿主脑血管周围细胞为目标,并利用 NS3 蛋白酶诱导 颅内钙化,最终导致与病毒相关的先天性异常。 在此,我试图解决以下问题:(i)哪些宿主细胞是 ZIKV 诱导的钙化的靶标, (ii 和 iii) ZIKV NS3 蛋白酶在感染过程中引发异常钙化以及如何引发异常钙化。这个提议 具有高度创新性和转化性,可能为 ZIKV 诱导的颅内钙化提供新的见解 这是病毒感染婴儿最常见的异常现象。

项目成果

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