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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：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、DNA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
2、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
3、应的初级作用网络模型。 2、RNA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
4、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
5、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-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-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
6、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
7、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3整合
8、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3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-B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
9、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
10、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
11、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
12、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34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
13、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
14、，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
15、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150200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68篇，取得35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1015 项；获得国家级科技奖励12 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
16、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23次。三、研究方案（一）学术思路 1、DNA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。2、RNA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
