探索严重发热伴血小板减少综合征病毒感染的免疫反应揭示IL-6作为免疫缺陷小鼠模型中的治疗靶点

Exploration of immunological responses underpinning severe fever with thrombocytopenia syndrome virus infection reveals IL-6 as a therapeutic target in an immunocompromised mouse model

作者信息Steven R Bryden, James I Dunlop, Andrew T Clarke, Mazigh Fares, Marieke Pingen, Yan Wu, Brian J Willett, Arvind H Patel, George F Gao, Alain Kohl, Benjamin Brennan
PMID35529317
发布时间2022-03-10
DOI10.1093/pnasnexus/pgac024

实验完整度

包含体外细胞感染、免疫缺陷小鼠模型、病毒嗜性分析、细胞耗竭实验、细胞因子检测及抗体治疗等多种独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

A129 IFNAR−/−小鼠模型 AG129 IFNAGR−/−小鼠模型 CCR2−/−小鼠模型 Vero E6细胞系

重点核对

小鼠品系:A129 IFNAR−/−、AG129 IFNAGR−/−、CCR2−/− 病毒感染剂量:1×10^5 FFU(皮下注射) 病毒株:wt SFTSV(HB29)和delNSs SFTSV 抗IL-6抗体治疗时间:感染后第2天(PID 2) 中性粒细胞耗竭抗体:抗Ly6G(1A8)在感染前第3天和第1天给药

摘要

大别班达病毒(以前称为严重发热伴血小板减少综合征病毒;SFTSV)是一种新出现的蜱传布尼亚病毒,引起严重发热伴血小板减少综合征(SFTS),这是一种病死率高、以高热、血小板减少和可能致命的出血表现为特征的疾病。目前,尚无有效的治疗策略或批准的疫苗用于SFTS。因此,迫切需要更好地了解该病的发病机制并确定改善SFTS预后的治疗策略。利用I型干扰素(IFN)缺陷小鼠模型,我们研究了病毒的嗜性、疾病动力学以及毒力因子非结构蛋白(NSs)在SFTS中的作用。淋巴组织中的Ly6C+ MHCII+细胞被确定为SFTSV的重要靶细胞。晚期SFTS的特征是炎性白细胞(尤其是中性粒细胞)显著迁移至淋巴结和脾脏,然而,这些细胞并非协调疾病表型所必需。SFTS的发展与促炎细胞因子的显著上调相关,包括血清、淋巴结和脾脏中高水平的IFN-γ和IL-6。通过接种delNSs SFTSV产生的体液免疫具有100%的保护性。重要的是,NSs对于抑制宿主IFNɣ反应或下游干扰素刺激基因的产生以及允许重症疾病的建立至关重要。最后,治疗性(而非预防性)使用抗IL-6抗体可显著提高SFTSV感染后小鼠的存活率,因此,这种治疗方式为治疗重症SFTS提供了一种新的治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
SFTSV感染引起重症的免疫病理机制是什么,以及能否通过调节宿主免疫反应来改善疾病结局?
核心机制
NSs蛋白通过抑制宿主IFNɣ反应或下游干扰素刺激基因的产生,促进病毒播散和重症疾病建立;IL-6在感染后期介导过度炎症反应,导致疾病恶化。
主要证据
在IFNAR−/−小鼠模型中,wt SFTSV感染导致严重疾病和死亡,而delNSs SFTSV感染轻微且可恢复;wt SFTSV感染显著上调IL-6等促炎细胞因子;治疗性给予抗IL-6抗体(PID 2)显著提高存活率,而预防性给药无效。
研究意义
该研究提示通过调节宿主炎症反应(如靶向IL-6)可能成为治疗重症SFTS的新策略,为开发针对SFTS的免疫调节疗法提供了实验依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立SFTSV感染小鼠模型

评估不同小鼠品系对SFTSV感染的易感性,并确定能模拟人类SFTS疾病进展的模型。

比较8周龄wt C57BL/6、hSTAT2 KI和A129 IFNAR−/−小鼠感染wt或delNSs SFTSV后的疾病表现,监测生存率、临床评分和体重变化。

2

分析病毒组织嗜性和病毒载量

确定病毒在体内的分布和复制水平,比较wt和delNSs SFTSV的差异。

在PID 3处死小鼠,收集引流淋巴结、脾、肝、肾、肺、小肠和脑,通过qPCR检测病毒RNA,通过免疫聚焦实验检测血清病毒滴度,并利用免疫组化检测组织中病毒N蛋白。

3

鉴定SFTSV靶细胞

确定被SFTSV感染的细胞类型,并评估其是否促进病毒传播。

使用表达eGFP或荧光素酶的重组病毒(wt eGFP SFTSV、delNSs eGFP SFTSV、delNSs luciferase SFTSV)感染IFNAR−/−小鼠,PID 3后通过流式细胞术分析脾和淋巴结中GFP+细胞的表型;使用CCR2−/−小鼠(经抗IFNAR抗体处理)感染wt SFTSV,检测病毒RNA和滴度。

4

评估感染引起的血液和免疫细胞变化

量化感染后血小板减少和白细胞亚群变化,并评估中性粒细胞在病理中的必要性。

感染后每日采血分析粒细胞和单核细胞比例及血小板水平;PID 3处死小鼠,通过流式检测脾和淋巴结中中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞数量;通过注射抗Ly6G抗体耗竭中性粒细胞,观察对疾病进程的影响。

5

检测细胞因子和趋化因子表达

比较wt和delNSs SFTSV感染后组织及血清中细胞因子和趋化因子的差异,以识别与重症相关的因子。

在PID 3收集dLN、脾和血清,使用Luminex检测23种细胞因子/趋化因子,并对IFNɣ、IL-6和IL-10进行qPCR验证。

6

验证IFNɣ在感染控制中的作用

通过缺失IFNɣ信号通路的IFNAGR−/−小鼠,评估IFNɣ对delNSs SFTSV感染的保护作用。

用IFNAGR−/−小鼠感染wt或delNSs SFTSV,PID 3检测组织病毒RNA和血清病毒滴度,并监测生存曲线。

7

评估抗IL-6抗体治疗的效果

确定治疗性或预防性抗IL-6抗体给药是否能改善感染小鼠的疾病预后。

IFNAR−/−小鼠感染wt SFTSV,在PID −2(预防性)或PID 2(治疗性)腹腔注射抗IL-6抗体或同型对照抗体,监测生存和临床评分。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胎牛血清----
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子----
胶原酶D----
分散酶II----
脱氧核糖核酸酶----
Avicel微晶纤维素FMC Biopolymer--
可固定活力染料 eFluor780eBioscience--
固定/破膜试剂BD--
BD FACSAria III 流式细胞分选仪BD--
抗Ly6G抗体(1A8)BioXcell--
同型对照抗体(2A3)BioXcell--
TRIzol试剂Life Technologies--
PureLink Plus 离心柱Life Technologies--
Precellys 24 匀浆器Bertin Instruments--
High-Capacity RNA-to-cDNA 试剂盒Life Technologies--
SYBR Green染料Applied Biosystems--
QuantStudio 7 Flex 实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
ABX Micros ES 60 血液分析仪Horiba Medical--
Bio-Plex Pro 小鼠细胞因子23重检测试剂盒Bio-Rad--
Bio-Plex 200 系统Bio-Rad--
DAPI染料----
LSM 710 共聚焦显微镜Zeiss--
抗IL-6抗体2B ScientificBE0046
同型对照抗体BioXCellBP0089

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系:A129 IFNAR−/−(129S7/SvEvBrdBkl-Hprtb-m2背景);年龄8-12周;性别混合;饲养环境SPF
阅读提示:Methods: Mice
病毒感染
病毒剂量1×10^5 FFU,皮下注射于右腹侧;病毒株wt SFTSV(HB29)和delNSs SFTSV;病毒扩增在Vero E6细胞中进行
阅读提示:Methods: Viruses
中性粒细胞耗竭
抗Ly6G抗体(1A8)或同型对照(2A3)在感染前第3天和第1天腹腔注射200μl;流式确认耗竭效率
阅读提示:Methods: Depletion of neutrophils
抗IL-6治疗
抗IL-6抗体(BE0046)或同型对照(BP0089)在PID −2(预防性)或PID 2(治疗性)腹腔注射(剂量文中未明确说明)
阅读提示:Methods: 未单独列出,但结果部分Figure 6描述治疗实验;具体剂量需参考补充材料
细胞因子检测
组织匀浆使用Bio-Plex Cell Lysis缓冲液;Luminex试剂盒Bio-Plex Pro Mouse Cytokine 23-plex;样本包括dLN、脾和血清
阅读提示:Methods: Luminex assay
统计设计
每组动物数量(多数为6只),实验重复次数(体内实验至少2次,生存曲线单次),统计方法(Mann-Whitney或Kruskal-Wallis、log-rank)
阅读提示:Methods: Statistics