单粒子示踪方法研究狂犬病毒与宿主细胞相互作用

The proposed project aims to study the interaction between rabies virus and host cell using single particle tracking (SPT). Single-particle tracking is a powerful tool to study the dynamics of heterogeneous systems such as the living cell because SPT locates individual particle with sub-diffraction resolution and measures its individual dynamics, instead of an ensemble average. The project objectives are focused on the interaction of rabies virus and host cells at the single-particle level. Furthermore, we will reveal the mechanism of rabies virus entry into the host cell, intracellular motility of rabies virus, the gene release mechanism and the virus diffusion between the intercellular. As a purpose, the mapping of rabies virus entry into the host cell, intracellular motion and the release of viral gene will be drawn accurately. The project can not only enhance the international influence on Cellular Microbiology at the single-particle level, but also provide a theoretical basis to study the mechanism of rabies virus infection and develop the new vaccine.

本项目将致力于应用单粒子示踪的方法研究狂犬病毒与宿主细胞的相互作用。单粒子示踪是一种研究非均匀体系（如活细胞）动态变化的有效方法，可以在亚衍射的分辨率定位细胞，并且测量单个个体的动态变化，而不是它们的平均水平。本项目拟从单粒子水平上研究狂犬病毒与宿主细胞的相互作用，揭示狂犬病毒进入宿主细胞的机制、胞内运动规律、相关蛋白缺失对病毒侵染细胞的影响、病毒基因释放机制以及病毒在细胞间的扩散方式等,并绘制狂犬病毒进入宿主细胞以及在细胞内转运、病毒基因释放的精确示意图。本研究不仅可以加强我国在单粒子水平上研究病毒与细胞相互作用的国际影响，而且还可以为研究狂犬病发病机制以及研制新型狂犬病毒疫苗提供理论基础。

由狂犬病病毒导致的狂犬病是一种急性的动物传染病，具有较高的病死率。长期以来，人类的健康受到了狂犬病病毒的严重威胁。理解狂犬病病毒的感染机制对狂犬病的防御和治疗是非常重要的。然而，由于研究方法的局限性，病毒感染机制仍然没有被完全解析。单粒子示踪是一种研究非均匀体系（如活细胞）动态变化的有效方法，可以在亚衍射的分辨率定位细胞，并且测量单个个体的动态变化，而不是它们的平均水平。本项目利用单粒子示踪的方法对狂犬病病毒感染宿主细胞的过程进行了动态而全面的成像研究。主要成果包括：1）利用单粒子示踪的方法观察以及统计分析发现细胞上富含肌动蛋白的伪足有助于病毒到达细胞体。2）通过实施药物干扰实验，确定了病毒通过依赖于发动蛋白的网格蛋白介导途径进入细胞，同时这一过程需要完整的肌动蛋白的存在，而小窝蛋白介导的内吞途径并没有被涉及。3）我们的实时成像结果揭示了病毒内吞的特点以及细胞内的运输动态。4)我们的研究结果直观而定量地揭示了狂犬病毒在细胞内的运动主要依赖于微管。本项目研究成果对狂犬病毒感染的初级阶段以及感染后期机制的理解是非常重要的，从而为开发新型而有效的抗病毒靶点提供了深远的洞察力。研究成果已发表在国际杂志Scientific Reports上。