欢迎来访Www.Ggene.Cn,基因时代为生命科学提供源动力!

网站地图帮助中心

二级
导航

973标书-病毒与细胞相互作用导致炎症的基础研究

来源:未知 作者:编辑 人气: 发布时间:2016-09-03
摘要:项目名称: 病毒与细胞相互作用导致炎症的基础研究 首席科学家: 吴建国 武汉大学 起止年限: 2012.1-2016.8 依托部门: 教育部 一、关键科学问题及研究内容 本项目将以病毒与细胞相互作用为基础,围绕病毒感染导致宿主细胞炎症开展6个方面的研究工作。 1 、
 
 
 
 
项目名称: 病毒与细胞相互作用导致炎症的基础研究
首席科学家: 吴建国 武汉大学
起止年限: 2012.1-2016.8
依托部门: 教育部
 

 
一、关键科学问题及研究内容
本项目将以病毒与细胞相互作用为基础,围绕病毒感染导致宿主细胞炎症开展6个方面的研究工作。
 
1DNA病毒感染导致炎症反应的规律
疱疹病毒感染会在机体内上皮组织、角膜、甚至脑内等部位引发炎症,不同部位引发炎症的效应细胞和炎症介质是了解炎症发生机制的关键。以疱疹病毒为主要研究对象,发现并确认可能的与DNA病毒感染相关的炎症介质并进一步筛选与疱疹病毒感染相关的炎症细胞特异组分,并以此为基础,确定病毒感染诱发的炎症因子的表达规律。同时,炎症的发生需要外源感染生物、机体炎症相关细胞、炎症因子三方面的共同作用,三者有序联系在一起的途径即为引发炎症的胞内外致炎信号通路。将鉴定信号通路中每一环节的细胞因子,逐一确认病毒组分与细胞炎症因子的配体和受体、胞内炎症信号传输分子的关系,最终确认疱疹病毒引发炎症反应的信号通路和可能的分子机制。由于疱疹病毒感染机体后能造成裂解性感染和潜伏性感染。不同的感染结果造成的炎症反应发生又不同,而不同的感染结果又与病毒相关感染蛋白的相互作用有关。通过对作用于同一炎症因子或相同促炎信号通路的疱疹病毒编码蛋白进行协同分析,了解这些有相同致炎作用的不同病毒调控蛋白所产生的调节炎症发生或病毒感染的综合效应,最终构建一个DNA病毒感染与诱发炎症反应的初级作用网络模型。
 
2RNA病毒感染导致炎症反应的规律
以汉坦病毒为主要研究对象,通过对RNA病毒与宿主相互作用研究,着重揭示RNA病毒核酸及其编码蛋白与炎症信号通路中重要分子的相互作用机制。在此基础上,进一步分析病毒组分与细胞组分相互作用对炎症的产生或消除的影响,明确影响炎症转归从而导致严重病理性炎症反应的规律。研究宿主细胞在RNA病毒感染诱导的炎症反应中对各种炎性细胞向炎症部位和引流淋巴结迁移的作用,并运用成熟的RNA病毒反向遗传学技术,得到重组的流感病毒和水疱性口炎病毒(Vesicular Stommatitis Virus),建立果蝇的微量注射感染模型,结合生物学信息模型预测候选基因,从事规模性的与炎症信号通路相关的活体遗传筛选,鉴定新的参与RNA病毒炎症反应的信号分子,研究其功能和机制,最终确定RNA病毒感染与诱发炎症反应的的规律。
 
3、非编码RNA调控炎症反应的机制
鉴定疱疹病毒和汉坦病毒等基因组内的非编码RNA并分析其启动子的序列特征,探讨病毒非编码RNA在宿主细胞内的表达调控方式。在此基础上,鉴定病毒非编码RNA靶向的宿主基因,探讨这些基因编码蛋白对炎症反应的调控。同时建立病毒非编码RNA致炎的转基因小鼠模型,从整体角度探讨病毒对炎症发生、发展过程的调控。在此基础上,从动物水平上,探讨病毒非编码RNA对炎症相关信号通路的影响以及对促炎因子和血管生成因子的表达调控,深入了解病毒感染导致炎症的分子机制。由于在病毒感染导致细胞炎症信号途径活化的过程中,胞内的miRNA和lncRNA表达对于病毒感染导致炎症的调控具有重要意义。为此,我们也将研究胞内miRNA和lncRNA在炎症信号活化过程中表达的改变,研究它们对RIG-I炎症信号的调控作用和机制。并进一步以炎症因子IL-6和TNF-α活化巨噬细胞为模型研究细胞表达的非编码RNA对IL-6和TNF-α下游信号传导途径的调控作用。确定非编码RNA调控炎症反应的作用及机制。
 
4、病毒感染导致炎症反应的生物学效应
深入探讨调控细胞因子风暴产生的宿主因子,尤其是ADE与天然免疫信号通路的相互作用,发现和鉴定一系列影响宿主细胞因子风暴产生的编码蛋白及关键位点,明确其调控细胞因子风暴产生的分子机制,从而阐明病毒感染导致炎症反应的生物学效应,并以转录组学和蛋白质组学为基础,探讨病毒与媒介、病毒与宿主相互作用导致媒介和宿主在感染病毒前后差异表达的基因,分析可能涉及到炎症形成的因子在DF、DHF和DSS形成过程中的作用,同时分析这些因子在病毒感染细胞后对病毒的信息反馈,分析这些来源于媒介和宿主的数据,寻找它们的共性,尤其是在病毒感染导致炎症形成方面的共性。根据获得的数据采用反向遗传学手段验证这些因子对疾病形成、病毒在媒介中的持续感染和病毒的增殖的影响。 确定流感病毒感染所致炎症相关的重要病毒蛋白与核酸及其生物学效应及机制,利用流感病毒体外细胞和小鼠感染模型,对不同亚型流感病毒、流感病毒的重组与点突变体诱导的炎症反应,细胞因子、炎症相关通路关键分子等进行系统性检测与分析,探讨流感病毒蛋白以及基因组包括特殊的基因成分例如CpG,识别宿主不同的病原识别受体的模式,与炎症关键分子的相互作用机制以及导致各种炎症反应的生物学效应,以期发现病毒炎症相关的蛋白与基因,及其重组与变异对炎症反应的影响。同时结合血清等临床中资源,系统分析流感病毒引起的炎症相关细胞因子谱,发现和确认导致免疫病理作用的关键分子。
 
5、病毒感染导致炎症的致病机理
研究不同形式FN与汉坦病毒包膜糖蛋白的相互作用及其对病毒感染的影响、TNFR I与β3整合素在介导汉坦病毒入胞中的作用和相互关系、G2对TNFR I功能是否存在调节作用和β3整合素及其相关分子介导汉坦病毒感染血管内皮损伤的分子机制,汉坦病毒感染产生炎症细胞因子/趋化因子的分子机制。同时以血管内皮细胞或单核巨噬细胞为模型,探讨病毒感染与NF-κB途径之间的关系以及趋化因子CXCL10(IP-10)在汉坦病毒致病中的作用,汉坦病毒及其感染细胞与NK细胞的相互作用。澄清IL-17、IP-10、MCP-1等关键炎症反应因子在甲型流感病毒H1N1、H5N1单一及混合感染导致炎症反应过程中的作用以及甲型流感病毒感染介导炎症反应的共性与个性分子靶标和涉及的信号转导通路网络以及补体介导的免疫病理损伤在流感病毒致病中的作用及其机制。
 
6、病毒感染导致炎症反应的网络调控
以流感病毒为主要研究对象,研究病毒与细胞相互作用导致炎症反应的网络调控。在流感不同病程中的炎症因子(COX-2、iNOS、IL-32等)的表达水平检测及统计学分析;从启动子水平研究流感病毒及其基因产物分别对COX-2、iNOS、IL-32转录调控的影响;对COX-2、iNOS、IL-32表达有调控作用的转录因子的筛选;研究转录调控因子与启动子DNA的相互作用;流感病毒感染诱导COX-2、iNOS / IL-32表达的信号通路。
IL-32在炎症反应中的作用以及与COX-2、iNOS的相互关系研究。有炎症活性的IL-32剪接异构体的筛选;受IL-32调控的下游炎症因子的筛选和IL-32在炎症网络中的生物学功能的研究;IL-32与COX-2的相互关系研究;IL-32与iNOS的相互关系研究;COX-2、iNOS、IL-32在炎症反应网络中的上下游关系。COX-2、iNOS、IL-32在炎症网络中的调控机制研究。根据前期实验得出的这些基因在炎症网络中的上下游调控关系,在同上的细胞模型中,选择上游基因进行过表达或基因沉默。检测共转的下游基因的启动子截短和突变的报告基因的活性,找到受调控的转录位点,并进行转录因子与下游基因启动子DNA结合实验,从而确定上游基因对下游基因的表达调控机制;检测与下游基因表达调控相关的信号通路的影响,确定上游基因调控下游基因的信号通路。进一步开展表观遗传修饰与COX-2、iNOS、IL-32表达调控的关系以及甲基化酶参与调控炎症机制研究,包括:炎症基因的甲基化测序和分析,流感病毒和乙肝病毒慢性中甲基化酶调控炎症基因表达的改变的机制研究等。
 
 
 
 
 

 
二、预期目标
(一)总体目标
本项目的完成将在病毒感染导致炎症反应的基础研究和防治基础研究方面取得具有自主知识产权、领先于国际同类研究的创新性成果,提高我国在传染病基础研究领域的研究水平和国际影响力,为防治病毒性传染病供坚实的理论依据和技术支撑。
 
(二)五年预期目标
1、分离鉴定新的细胞炎症因子
建立一个以大规模基因筛选为基础的技术平台,构建果蝇病毒感染模型,结合生物信息学和分子生物学的方法和手段,分离与确定3~4个与病毒感染导致炎症相关的新细胞炎症因子;掌握病毒感染导致细胞炎症因子产生的基本规律,并阐明其在病毒感染导致炎症的新机制。
 
2、揭示病毒蛋白和核酸调控炎症的作用新机制
以DNA 病毒和 RNA病毒为模式,阐明病毒蛋白和核酸在调控炎症的发生、发展与转归中的作用机制;揭示病毒蛋白和核酸对干扰素信号通路的调控,进而抑制宿主防御,促进病毒自身繁殖的机制;充分理解病毒感染导致炎症反应的本质原因,阐明病毒对炎症信号通路的影响及可能的新的致病机制。
 
3、阐明非编码RNA在炎症反应中的作用机制
构建病毒非编码RNA的转基因小鼠,鉴定一批新的病毒非编码RNA,并揭示其影响细胞表观遗传学修饰,从而调控炎症信号通路的新机制。完善病毒感染并活化炎症信号传导的细胞模型,建立干预非编码RNA表达的小鼠模型,研究非编码RNA对小鼠体内病毒感染的调控作用;通过大规模测序和深度分析细胞miRNome,确定病毒感染中,胞内非编码RNA表达谱的改变,揭示细胞非编码RNA在炎症信号传导途径、炎症因子的表达与释放或炎症因子下游信号途径中的调控作用及机制。
 
4、明确病毒感染导致炎症反应的生物学效应
阐明病毒变异对免疫应答与炎症反应的生物学效应,揭示病毒感染导致不同炎症反应的机制,发现和鉴定一系列诱导ADE效应的病毒增强型表位,明确模式识别信号分子调控ADE的基本过程,阐明其诱导炎症反应的生物学效应;掌握病毒不同分离株对动物的感染性差异以及不同致病性毒株感染导致的炎症因子水平差异的规律,分析病毒感染导致的炎症反应及其对病毒致病性的影响;明确病毒感染导致血管内皮细胞损伤的分子机制;阐明病毒感染引起细胞因子/趋化因子产生导致炎症及其致病的分子机制,明确病毒感染者HLA表型与病毒肽段表位的关系,以及CTL识别不同表位与炎症反应损伤的关系;阐明病毒致炎症反应的规律以及补体介导的免疫病理损伤在流感病毒感染中的作用及机制。
 
5、提出病毒感染导致炎症的网络调控模型
确定病毒感染导致表观细胞遗传修饰变化及其在炎症发生发展中的作用,明确病毒感染导致炎症的关键因子及信号通路的相互作用及相关的分子机制,构建病毒感染导致炎症的作用网络模型。
 
6、获得一批科研成果
在病毒感染导致炎症反应的分子机制研究领域取得一些开拓性的科研突破,发表150~200篇具有国际影响的SCI 收录论文,力争在本领域和国际生物医学顶级刊物发表影响因子大于10的论文6~8篇,取得3~5项开拓性的科研突破;获得一批拥有自主知识产权的高水平技术成果,申请国家发明专利10~15 项;获得国家级科技奖励1~2 项;争取获得较好的经济和社会效益。
 
7、培养一批人才
培养一批在病毒致炎研究领域具有国际竞争力的优秀中青年科学家和后备人才。
 
8、造就一支队伍
造就一支跨学科、跨领域、精诚合作、团结奋进的、开展病毒感染与炎症反应研究的专门科研队伍。
 
9、开展学术交流
开展相关国内外学术交流2~3次。

 
三、研究方案
(一)学术思路
 
1DNA病毒感染导致炎症反应的规律
以已知的外源生物诱发炎症反应为借鉴和基础,从DNA病毒感染的分子生物学特点出发,了解DNA病毒诱发炎症反应的一般规律,以及与传统的细菌诱发炎症反应相比共通之处及差异或特点。在掌握DNA病毒所产生的相关致炎分子机制后,为该类病毒诱发炎症反应构建一个初级的相互作用和信号通路的网络。
2RNA病毒感染导致炎症反应的规律
很多RNA病毒通过其自身的RNA和编码蛋白对感染机体后诱导的炎症反应进行调控,破坏机体对于炎症反应的精确调控,进而造成临床上不同的症状。本项目拟研究炎症反应相关的信号转导机制,在此基础上阐明RNA病毒感染导致的炎症反应规律。通过核酸-蛋白质或蛋白质-蛋白质相互作用,研究病毒诱发炎症的一般规律,以及病毒编码蛋白对炎症产生或转归的特定过程进行调控,从而导致病理性炎症反应的分子机制。
3、非编码RNA调控炎症反应的机制
立足于病毒感染导致巨噬细胞胞内非编码RNA表达谱的改变,以病毒感染巨噬细胞导致RIG-I炎症信号活化为模型,研究在RIG-I炎症信号活化过程中其它重要的非编码RNA表达改变,筛选其中表达差异显著并验证重复性良好的非编码RNA。以炎症因子IL-6和TNF-α活化巨噬细胞为模型,使用高通量芯片检测此过程中胞内非编码RNA表达谱的改变,筛选发生显著表达变化的非编码RNA,并通过上述思路探求这些非编码RNA对于IL-6和TNF-α下游信号传导途径的调控作用;通过体内干预如上非编码RNA,寻求干预病毒感染导致炎症的新靶点。在病毒感染小鼠的动物模型中,尝试通过干预如上非编码RNA,进而影响RIG-I炎症信号活化导致的炎症反应,以寻求体内干预病毒致炎的新靶点和新思路。
4、病毒感染导致炎症反应的生物学效应
立足于我国重要病毒性传染病的流行特点,选择登革病毒等为研究对象,聚焦国际前沿的科学问题,以病毒与细胞相互作用导致炎症为主线,从细胞和分子水平,开展对病毒感染导致炎症反应的生物学效应的原创性研究,揭示登革病毒ADE产生规律,登革病毒感染发生的炎症反应与其导致DF、DHF和DSS形成的机制,以及炎症反应和病毒性脑炎的形成机制,为药物和新型疫苗设计提供科学依据。
5、病毒感染导致炎症的致病机制
炎症是机体对各种损伤性刺激的一种防御反应,也是伴随多种疾病状态的一种共有的病理现象。综合采用多种细胞生物学、分子生物学及免疫学技术,以设计周密的实验研究为主,结合大量临床标本的系统检测,从分子、细胞及整体(包括实验动物和临床患者)等不同的层面和角度,对病毒与细胞相互作用导致炎症及其致病机制开展研究。主要包括病毒入胞途径中关键分子在感染中的作用及其机制,病毒感染导致血管内皮细胞损伤的分子机制,固有免疫和特异性细胞免疫应答在病毒致炎症反应及免疫损伤中的作用及其机制;病毒感染引起急性肺损伤的关键炎症反应因子及其作用机制,补体介导的免疫病理损伤在病毒致病中的作用及其机制等。 6、病毒与细胞相互作用导致炎症反应的网络调控
结合临床数据,综合分析流感病毒感染导致的炎症反应中炎症因子表达调控规律,研究病毒核酸和病毒蛋白表达引起炎症基因表达的分子机制,炎症因子时序调控规律以及炎症因子互相调控网络,研究新型炎症因子并确定其在炎症网络中的作用。表观遗传修饰改变和蛋白泛素化调控炎症网络机制,为抗炎药物的研发打下基础。
 
(二)技术途径
 
1DNA病毒感染导致炎症反应的规律
(1)    利用PCR技术构建上述HSV-1复制必需蛋白的一系列缺失突变体。
(2)    通过酵母双杂交和免疫共沉淀确定上述HSV-1复制蛋白-细胞因子的具体作用位点。
(3)    接着对病毒复制蛋白基因进行点突变,使上述相互作用蛋白失去相互结合能力但不改变其复制活性区的功能。
(4)    通过重组病毒的方法重新构建突变病毒;检测感染重组病毒的细胞IFN-γ及其他炎症反应细胞因子水平变化情况;探讨在病毒感染状态下,信号通路的活化或抑制与炎症因子表达调节之间的关系。
2RNA病毒感染导致炎症反应的规律
(1)    通过病毒与宿主的相互作用,研究宿主识别RNA病毒并产生验证反应的规律,着重研究RNA病毒核酸及其编码蛋白通过与炎症信号通路中重要分子的相互作用分子机制。
(2)    研究RNA病毒核酸及其编码蛋白通过与炎症产生或消除过程重要蛋白质相互作用,影响炎症转归从而导致严重病理性炎症反应的规律。着重研究重要医学病毒的编码蛋白对补体系统、花生四烯酸炎症因子的调控 ,从而导致严重病理性炎症反应的分子机制。
(3)    研究宿主细胞表达的LIGHT分子在RNA病毒感染诱导的炎症反应中对各种炎性细胞如单核/巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞、T细胞向炎症部位和引流淋巴结迁移的作用;对免疫保护和免疫病理的影响;并探索其分子机制。
(4)    利用改造的病毒建立果蝇的微量注射感染模型,结合生物学信息模型预测的候选基因,从事规模性的与炎症信号通路相关的活体遗传筛选,鉴定新的参与RNA病毒炎症反映的信号分子。
作者:编辑

Copyright 2008-2015 Powered By Ggene.Cn.
鄂ICP备15005758号-1

声明:本网站尊重并保护知识产权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果我们转载或引用的作品侵犯了您的权利,请通知我们,我们会及时删除!