用于诱变研究的致死性DENV-2野生型小鼠模型

A lethal DENV-2 wild-type mouse model for mutagenesis investigations.

作者信息Zhiran Qin, Xiaoting Xie, Hua Ye, Hao Wu, Zhuoyun Li, Jingshu Li, Xiaoen He, Zuxin Liang, Xuling Liu, Li Zhu, Qinghua Wu, Weiwei Xiao, Kefeng Wu, Chengsong Wan, Bao Zhang, Zhaohui Sun, Jianhai Yu, Chenguang Shen, Linzhong Yu, Wei Zhao
PMID40691603
期刊BMC Biol
发布时间2025-07-21
DOI10.1186/s12915-025-02332-6

实验完整度

建立了野生型小鼠模型,包含体外细胞实验(BHK、HBMEC、HUVEC)、体内动物实验(C57BL/6小鼠)及分子机制验证(qPCR、ELISA、病理学),并进行突变体功能验证。

主要模型

C57BL/6野生型小鼠 BHK细胞 HBMECs HUVECs

重点核对

小鼠周龄:3周龄 抗体阻断剂量:2.5 mg抗IFN-α/β受体单克隆抗体 病毒攻击剂量:1×10^7 PFU,尾静脉注射 检测时间点:病毒血症1-11 dpi,细胞因子6 dpi,血管渗漏6 dpi,病理10 dpi或人道终点 细胞感染MOI:0.1(HBMEC/HUVEC)

摘要

背景:有效的抗病毒药物测试小鼠模型应成本低廉且劳动强度低。免疫缺陷小鼠模型,如AG129,常用于登革病毒(DENV)研究;但其进口和维护成本高,使其相对昂贵。此外,缺乏IFN-γ信号限制了AG129模型的能力。迄今为止,DENV感染的野生型小鼠模型仅表现出轻微症状而无致死性,限制了其研究适用性。在本研究中,我们开发了一种感染DENV-2 365株的致死性C57BL/6野生型小鼠模型。通过在病毒攻击前阻断I型干扰素受体,我们允许免疫反应在感染后期恢复。结果:感染后,小鼠表现出严重症状,包括体重减轻、高病毒血症水平、炎性细胞因子升高、显著的血管渗漏以及脑、肾、肝和脾的病理变化。该模型还表现出严重的中枢神经系统症状和100%的死亡率。此外,我们利用该模型评估了在寨卡病毒和DENV-2中发现的适应性NS2A蛋白突变。结论:我们的研究介绍了一种用于研究病毒突变的替代模型设计,为未来的研究提供了宝贵的工具。

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
能否建立一种成本效益高、保留IFN-γ信号的致死性野生型小鼠模型,用于研究DENV感染和病毒突变?
核心机制
NS2A蛋白第55位(DENV-2)或56位(ZIKV)的精氨酸(R)突变为赖氨酸(K)可降低宿主免疫反应(如ISG15、IFNB1、DDX58、IFIT1、TNF-α、IL-6的表达),从而延长病毒血症期并促进病毒存活。
主要证据
在IFNAR1阻断的C57BL/6小鼠模型中,DENV-2 365株感染导致100%死亡率、体重下降、高病毒血症、细胞因子升高、血管渗漏和病理变化;在HBMEC和HUVEC细胞中,NS2A R55K突变降低免疫因子转录水平;在体内,突变病毒株延长了生存期和病毒血症持续时间。
研究意义
该野生型小鼠模型克服了免疫缺陷小鼠低生育力和高成本的问题,保留了IFN-γ反应,且可在感染后期恢复IFN-α/β免疫反应,适用于抗病毒药物测试和病毒突变研究。

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

DENV-2 365株的特性分析

比较DENV-2 365株与NGC株在体外的复制和致病性差异,以评估其用于动物模型的潜力。

在BHK细胞中以MOI 0.01感染DENV-2 NGC和365株,收集1-6 dpi上清进行空斑实验,观察空斑形态。

2

构建IFNAR1阻断的野生型小鼠模型

建立致死性DENV-2感染小鼠模型,模拟人类严重登革热症状。

3周龄C57BL/6小鼠腹腔注射2.5 mg抗IFN-α/β受体单克隆抗体,24小时后尾静脉注射1×10^7 PFU DENV-2 NGC或365株。监测体重、死亡率、症状。

3

检测病毒血症、细胞因子和血管渗漏

评估模型中病毒复制水平、炎症反应和血管损伤,以反映疾病严重程度。

每日采集血液分离血清,qRT-PCR定量NS5基因拷贝数;6 dpi用ELISA检测TNF-α和IL-6水平;静脉注射伊文思蓝染料评估血管渗漏。

4

组织病理学分析

观察多器官的病理损伤,进一步验证模型的重症表现。

在10 dpi或人道终点时,收集肝、脑、脾、肾组织,固定、包埋、切片、染色,进行组织病理学检查。

5

构建NS2A突变病毒并进行体外验证

评估NS2A R55K(DENV-2)和R56K(ZIKV)突变对宿主免疫反应的影响。

通过定点突变构建突变病毒,感染HBMEC和HUVEC(MOI=0.1),在6、24、48 hpi提取RNA,qPCR检测ISG15、IFNB1、DDX58、IFIT1、TNF-α、IL-6转录水平。

6

体内验证NS2A突变的影响

在动物模型中验证突变对病毒血症周期、生存率和炎症因子的影响。

将四种病毒(DENV-2 NS2A WT/R55K,ZIKV NS2A WT/K56R)以1×10^7 PFU经尾静脉注射到mAb阻断的小鼠中,监测生存率、体重、病毒血症和TNF-α/IL-6水平。

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。

细胞因子检测
血管渗漏检测
组织病理学分析
分子克隆与突变
基因表达分析
系统发育分析
蛋白结构预测

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Biological Industries--
DMEM培养基Biological Industries--
胎牛血清Invitrogen--
青霉素-链霉素-两性霉素B溶液Biological Industries--
E.Z.N.A.®病毒RNA提取试剂盒Omega Bio-Tek--
SteadyPure通用RNA提取试剂盒Accurate Biology--
Evo M-MLV逆转录预混液Accurate Biology--
Pro Taq HS探针预混液Accurate Biology--
抗小鼠IFN-α/β受体单克隆抗体Leinco Technologies--
QuantiCyto®小鼠TNF-α/IL-6 ELISA试剂盒Neobioscience--
伊文思蓝染料----
pWSK29质粒----
In-Fusion®组装试剂盒Takara Bio--
Q5热启动高保真2X预混液New England BioLabs--
MEGAclear™试剂盒Life Technologies--
Gene PuLser电穿孔缓冲液Bio-Rad--
4mm电穿孔杯Bio-Rad--
Q5®定点突变试剂盒New England BioLabs--
SYBR® Green Premix Pro Taq HS qPCR试剂盒Accurate Biology--

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
细胞培养
细胞系:HBMECs、HUVECs、BHK、C6/36、Vero;培养基:RPMI-1640或DMEM;添加10%FBS、1%青霉素-链霉素-两性霉素B。
阅读提示:Methods - Cells and viruses
病毒定量
空斑实验的细胞(BHK)、吸附时间(2小时)、覆盖物(1.2%甲基纤维素)、计数时间(7 dpi);qRT-PCR引物序列、标准曲线。
阅读提示:Methods - Virus quantification
动物模型建立
小鼠周龄(3周)、抗体剂量(2.5 mg)、病毒剂量(1×10^7 PFU)、感染途径(尾静脉注射)、监测时间(1-10 dpi)。
阅读提示:Methods - Construction of DENV-2 and ZIKV-infected mouse models
细胞因子检测
检测时间点(6 dpi)、ELISA试剂盒(QuantiCyto® Mouse TNF-α/IL-6 ELISA kit)。
阅读提示:Methods - Construction of DENV-2 and ZIKV-infected mouse models
血管渗漏检测
伊文思蓝染料剂量(1 mg)、注射时间(6 dpi)、染料循环时间(2小时)、灌注PBS体积(50 mL)、组织孵育液(N,N-二甲基甲酰胺)、OD610测量。
阅读提示:Methods - Construction of DENV-2 and ZIKV-infected mouse models
组织病理学分析
取材时间(10 dpi或人道终点)、组织(肝、脑、脾、肾)、固定液(10%缓冲福尔马林)。
阅读提示:Methods - Construction of DENV-2 and ZIKV-infected mouse models
体外突变验证
细胞(HBMECs和HUVECs)、MOI(0.1)、时间点(6、24、48 hpi)、检测基因(ISG15、IFNB1、DDX58、IFIT1、TNF-α、IL-6)。
阅读提示:Methods - Single-site mutation analysis of ZIKV and DENV-2
体内突变验证
病毒剂量(1×10^7 PFU)、感染途径(尾静脉注射)、监测指标(生存率、体重、病毒血症、TNF-α/IL-6)。
阅读提示:Methods - Single-site mutation analysis of ZIKV and DENV-2