树鼩及其他常见流感动物模型唾液酸转移酶功能差异比较研究

The influenza virus is a serious threat to human health. The binding of sialic acid receptor regulated by sialyltransferase and viral hemagglutinin is the key factor to effective infection and spread of influenza virus. However, there are many deficiencies in common animal models of influenza, for example, the distribution of sialic acid receptor and ST substrate (sialic acid) were significantly different from human beings, which could not reliably reflect the characteristics of human influenza disease. In the previous study, we found that the tree shrew can effectively infect influenza virus and provide a good simulation of symptoms. Furthermore, we found that the ST gene sequence and the distribution of sialic acid receptors are more close to the human beings, these findings demonstrates that tree shrew has the advantage of becoming the new influenza animal model. On the basis of this project, we should further detect the distribution of ST and sialic acid in tree shrews, mice and ferrets by using RT-qPCR and immunohistochemical method. and compare with the differences and similarities of the distribution of ST and sialic acid between three species animals and human. Subsequently, we would construct ST expression plasmid of the tree shrews, mice, human and ferrets and transfect into BHK cells. We would validate that the tree shrew ST should more effectively promote adhesion and replication of influenza virus to the host cells, and further provide important scientific evidence that the tree shrew is a more effective animal model of influenza.

流感病毒严重威胁人类健康，唾液酸转移酶（Sialyltransferase，ST）调控生成的唾液酸受体与病毒血凝素结合是流感病毒有效感染和传播的关键，但在常见流感动物模型中存在唾液酸受体分布及ST底物（唾液酸）与人类差异较大等诸多不足，不能可靠反映人类流感疾病的特征。在前期研究中我们发现树鼩能够有效感染流感病毒，具有较好的症状模拟性，其ST基因序列和唾液酸受体较原有模型动物在分布上与人类更为接近，初显成为新流感模型动物的优势。在此基础上，本项目运用RT-qPCR和免疫组化方法进一步检测ST及唾液酸在树鼩、小鼠和雪貂的分布情况，比较其在三种动物分布的差异及与人类的相似性，构建各物种ST表达质粒转染BHK细胞，从细胞水平验证与其他模型动物相比，树鼩ST在功能上能否更有效介导流感病毒的粘附和复制，为进一步阐明树鼩是一个更具模拟性的流感动物模型提供重要的科学依据。

流感病毒严重威胁人类健康，唾液酸转移酶（Sialyltransferase，ST）是流感病毒结合的重要调控因子，但在常见流感动物模型中存在唾液酸受体分布及ST底物（唾液酸）与人类差异较大等诸多不足，不能可靠反映人类流感疾病的特征。在前期研究中我们发现树鼩能够有效感染流感病毒，具有较好的症状模拟性，其ST基因序列和唾液酸受体较原有模型动物在分布上与人类更为接近。在此基础上，本项目运用RT-qPCR和免疫组化方法进一步检测ST及唾液酸在树鼩、小鼠和雪貂的分布情况，比较其在三种动物分布的差异及与人类的相似性，构建各物种ST表达质粒转染BHK细胞，从细胞水平验证与其他模型动物相比，树鼩ST在功能上能否更有效介导流感病毒的粘附和复制。项目研究结果显示：1）发现鼩、小鼠肺组织ST3GAL1-4、ST6GAL1 mRNA含量比气管高，肺 ST3GAL4 mRNA含量比ST3GAL1-3高；免疫组织化学检测显示：和往研究结果类似，与小鼠和雪貂相比，树鼩呼吸道组织中与流感病毒相关的唾液酸及其转移酶的分布与人类更接近；2）建立了稳定表达人、树鼩、雪貂和小鼠唾液酸转移酶ST3GAL1和ST6GAL1的BHK重组细胞并培养，分别感染CA04和Y280，流感病毒敏感性试验显示：ST3GAL1重组细胞中，4个物种重组细胞对CA04的反应与BHK细胞无明显差异，对Y280的TCID50均比BHK提高约一个数量级；ST6GAL1重组细胞中，4个物种重组细胞对CA04的TCID50比BHK均提高2个数量组，对Y280的TCID50比BHK均提高约1个数量级；流感病毒在重组细胞上的生长曲线试验显示，CA04在BHK细胞上的生长低于检测下限，4个物种的ST6GAL1重组细胞中，CA04于3个时间点均明显高于BHK；Y280在BHK细胞上的生长复制水平一直在1.1 Log TCID50/mL左右，相对地，Y280在4个物种的ST3GAL1重组细胞上，24h与BHK无差异，48h和72h均在2.0 Log TCID50/mL左右。说明树鼩等4个物种的唾液酸转移酶能调控生成的唾液酸受体与病毒血凝素结合，能促进流感病毒感染和传播，但树鼩唾液酸转移酶在介导流感病毒侵入复制功能方面与人类及其他流感动物模型相似，没有统计学上的差异，树鼩作为一个有用的流感动物模型仍需在其他方面进一步研究。

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