首页» 科技传播» 基础研究与理论创新

科技传播

 

       五十多年来,上兽所承担了国家“973”课题、“863”计划、国家自然科学基金等科研项目,开展了血吸虫功能基因组、蛋白质组和miRNA组的分析与解析、血吸虫宿主适宜性、血吸虫发育生物学、血吸虫感染免疫学、寄生虫与宿主相互作用机制、重要血吸虫分子的生物学功能探索等基础研究和应用基础研究,取得一些原创性成果,为血吸虫病防控研究取得新突破开拓了新思路和新途径。
    1、通过功能基因组、蛋白质组和miRNA组的分析与解析,鉴定一批与日本血吸虫生长发育相关的重要分子:
      针对一些不同发育阶段和不同性别虫体特异或差异表达的基因/蛋白可能在血吸虫生长、发育、性成熟、逃避宿主免疫应答等方面发挥重要的作用,自上世纪90年代以来,上兽所率先采用消减杂交技术和c-DNA微阵列技术等差异表达基因分析技术,双向电泳和质谱分析等比较蛋白质组学技术等开展了日本血吸虫不同发育阶段童虫和成虫、雌虫和雄虫及虫卵等的转录组和蛋白质组的比较分析与解析,鉴定了SjGCP、SjWnt4、SjEnol等一些与血吸虫生长发育、性成熟、致病、免疫逃避等相关的重要分子。利用高通量测序技术和miRNA芯片技术分析了感染日本血吸虫后宿主血浆中循环性miRNAs分子,获得一些与血吸虫感染和寄生相关的宿主源和虫源的循环性miRNAs分子。
 鉴于血吸虫体被蛋白在营养摄取、信号传导及逃避宿主免疫应答中的重要作用,上兽所应用生物素—链霉亲和素亲和纯化技术、Shotgun 技术等率先对10个不同发育阶段的日本血吸虫童虫和成虫及雌虫和雄虫的体被蛋白组组成和变化进行比较分析和解析。鉴定了日本血吸虫Sj23、SjMF等一些有重要生物学功能的血吸虫体被蛋白。从体被蛋白质组学角度阐释了血吸虫逃避宿主免疫攻击的机制。应用免疫蛋白质组学技术,筛选和研制了8个敏感、特异的家畜血吸虫病体被蛋白重组诊断抗原或重组多表位诊断抗原分子。建立了2种敏感、特异的家畜血吸虫病诊断新技术--SjPGM-ELISA和Sj23-SjGCP-ELISA。
     2、通过日本血吸虫宿主适应性分子基础的分析,阐述血吸虫与宿主相互作用机制
      为阐述日本血吸虫与宿主相互作用机制,鉴定影响血吸虫生长发育的关键分子,上兽所以日本血吸虫抗性宿主东方田鼠、适宜宿主BALB/c小鼠、非(半)适宜宿主Wistar大鼠作为动物模型,应用分子免疫学技术、芯片技术、蛋白质组学技术、高通量测序分析技术等,对不同适宜性宿主感染血吸虫前、后的转录组和miRNA组表达差异,不同宿主来源日本血吸虫童虫转录组、蛋白质组和miRNA组的表达差异等进行了比较分析。结果表明三种不同适宜性宿主血吸虫感染后呈现不同的免疫应答特征和miRNA调控机制。宿主一些与先天免疫、凋亡、生长发育(激素、生长因子)、代谢等相关的基因,与调控免疫应答、营养代谢、细胞分化、凋亡及信号通路等相关的miRNA在不同适宜性宿主呈现差异表达。不同宿主来源10天童虫一些与凋亡、生长发育、代谢、信号传导、转录和翻译、应急等相关的基因/蛋白及一些miRNA分子的差异表达,影响了血吸虫在不同宿主中感染的建立和维持。鉴定了SjIAP、SjNanos等影响日本血吸虫生长发育的重要分子。
    3 、通过发育生物学的观察分析,发现与血吸虫雌雄虫发育成熟、产卵等相关的重要分子:
      成熟雌虫所产虫卵是造成宿主病理损害和疾病再传播的根源。针对虫卵在致病和疾病传播方面的关键作用,从控制血吸虫生殖发育,防止血吸虫产卵入手,进而控制血吸虫病的传播和流行,有望开拓血吸虫防控的新途径。血吸虫雌雄异体,其中雌雄虫合抱是血吸虫雌虫发育成熟和产卵的前提。基于此,上兽所对血吸虫正常发育雌虫(两性尾蚴共感染发育的雌虫)与发育阻碍雌虫(雌性尾蚴单独感染发育的雌虫)在终宿主体内的发育、致病,及虫体蛋白和miRNA的表达差异进行比较分析,鉴定到差异表达蛋白392个,差异表达小RNA38条,结合RNA干扰、免疫组化、酵母双杂交/免疫共沉淀等技术发现了SjLGL等一些影响血吸虫雌虫生殖发育的重要功能分子。动物实验也发现单性虫体带虫免疫可以显著减轻血吸虫引起的病理损害和降低虫卵孵化率。这些都为从减轻病理损害及疾病传播方向控制血吸虫病提供了新的思路。
      4、通过感染免疫学的探索,为血吸虫病免疫预防研究取得突破提供有价值的实验依据
 对黄牛和水牛感染日本血吸虫前后免疫学应答差异进行了比较分析,初步结果显示黄牛在血吸虫感染早期以Th1型主导的免疫应答为主,感染6-7w后转向以Th2型主导的免疫应答为主,而水牛感染血吸虫后没有Th1向Th2漂移的明显变化。黄、水牛体内CD4+T细胞比例的明显差异可能是黄牛比水牛更适合血吸虫生长发育的重要原因之一。芯片分析表明,黄牛和水牛感染日本血吸虫前、后差异表达的基因主要与免疫系统及免疫调节通路,尤其是先天免疫系统及调节通路相关。东方田鼠、BALB/c小鼠和大鼠对血吸虫感染存在不同的天然免疫应答机制,东方田鼠可能通过Jak-STAT、VEGF、Notch及FcεRI等信号途径介导;大鼠通过补体级联途径介导;小鼠则通过趋化因子和TNF等多种细胞因子相互作用及Ca2+信号途径等介导。ELISA分析显示,东方田鼠体内高水平的特异性IgG3抗体可能与该宿主对血吸虫感染具有明显抗性相关。开展了辐照致弱血吸虫保护性免疫的细胞与分子基础研究。初步结果显示,辐照致弱和正常血吸虫童虫或童虫细胞SjHSP70 和SjCRT呈现出不同的表达水平,可能在辐照致弱血吸虫诱导高保护性免疫中发挥了重要作用。
      5、通过血吸虫重要分子生物学功能的初步探讨,阐述血吸虫的生长发育机制,为筛选、鉴定血吸虫疫苗候选分子、新药靶提供实验依据:
      在以上各项研究基础上,应用RNA干扰等技术对SjGCP、SjWnt4、SjEnol等一些与血吸虫生长发育相关的重要分子的生物学功能进行探讨和解析。首次在体内外实验证实了SjGCP和SjNanos的表达状况影响了血吸虫雌雄虫的合抱和生长发育。SjGCP相互作用分子SjLGL和SjGALE的表达状况影响了日本血吸虫卵胚发育、虫卵孵化和雌虫产卵;实验证明了血吸虫体内存在Wnt信号通路,首次提出SjWnt4通过经典途径调控血吸虫生长发育。RNA干扰实验表明SjWnt4的表达状况影响了日本血吸虫的生长发育和雌虫的产卵量。实验验证了重组SjEnol具有与人纤维蛋白溶酶原结合活力及催化2-磷酸甘油酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的酶活力;膜修复蛋白SjMF和SjDF具有虫体质膜修复功能。筛选、鉴定了SjGCP、SjLGL等10余个有发展潜力的候选疫苗分子。
       以上日本血吸虫的防治基础研究成果已在《Mol. Cell. Proteomic》、《J. Proteome Res.》、《Proteomics》、《PLos NTD》、《PLos one》和《J. Gene Med.》等国内外学术期刊上发表,申报并获得10余项国家发明专利,对揭示血吸虫生长发育机制和血吸虫与宿主的相互作用机制积累了有价值的信息,为筛选新的血吸虫候选疫苗分子、新药物靶分子、新诊断抗原分子等提供了新思路和新途径。