SARS样冠状病毒感染蝙蝠细胞后的干扰素应答研究

SARS coronavirus (SARS-CoV) is the disease agents of Sever Acurate Respirotory Sydrome worldwide pandemic in 2003. In tracing the source we found SARS-like coronavirus (SL-CoV), a group of viruses that are long-term carried by bats. Some of the SL-CoV utilize human entry receptor thus possess the possibility of spillover to human. Research show SL-CoV is pathogenic to mice, yet it appears to be harmless to bats under natural or experimental infections. What makes bats so special? We presume that they may have different antiviral immune system to human. SARS-CoV is pathogenic to human as it modulated host interferon response during different infection stages. In this project, we study the interferon responses induced by SL-CoV infected bat cells: mimic early SL-CoV infection using bat and human epithelial cells while late infection using bat and mouse immune cells. This project will confirm whether SL-CoV infect bat cells induce different interferon response to human, which provides evidence for understanding of the molecular mechanism of bats co-exist with SL-CoV.

SARS冠状病毒（SARS-CoV）是2003年全球流行的严重急性呼吸综合征的病原，在其溯源研究中我们发现了一类SARS样冠状病毒长期被蝙蝠携带，其中一些可以利用人受体从而可能传播于人。研究显示蝙蝠SARS样冠状病毒可以对小鼠致病，然而无论是自然状态下还是人工感染时都极可能不对蝙蝠致病。是什么让蝙蝠如此特殊呢？我们推测蝙蝠有不同于人的抗病毒免疫系统。SARS-CoV 在感染早、晚期通过调节干扰素表达对人致病，而本项目探究SARS样冠状病毒感染蝙蝠细胞后的干扰素反应：感染蝙蝠和人上皮细胞中模拟早期感染；感染蝙蝠和小鼠免疫细胞中模拟晚期感染。项目结果将确认SARS样冠状病毒感染蝙蝠细胞后的干扰素反应与人有何不同，为最终揭示该类病毒与蝙蝠长期共存的分子机制提供了证据。

蝙蝠是多种新发烈性病毒的自然宿主，其中就包括了SARS和新冠病毒等冠状病毒。相比于人，蝙蝠可以长期携带这些病毒而不表现出临床状态，其中的机制目前并不清楚。SARS相关冠状病毒的自然宿主为菊头蝠，因而我们推测这类蝙蝠细胞在面对WIV1等SARS相关冠状病毒感染时会有不一样的先天免疫反应，特别是干扰素反应。在本项目中，我们结合病毒学、免疫学和基因组学，阐明了蝙蝠相比于人及其他物种在病毒感染时具有独特的干扰素反应：（1）阐明WIV1感染后，菊头蝠细胞具有不一样的细胞周期基因应答反应，进而导致其细胞增殖速度加快。相反，人细胞在WIV1或尼帕病毒感染后细胞增殖停滞；（2）分化成功菊头蝠巨噬细胞，以干扰素刺激剂cGAMP或ssRNA刺激后其干扰素应答均比小鼠削弱，暗示蝙蝠具有削弱的cGAS-IFN和TLR7-IFN通路；（3）我们对30种蝙蝠的STING基因进行分析，发现其它哺乳动物中高度保守的磷酸化位点358Ser在所有的蝙蝠中均发生了突变。进一步的研究发现这个位点的突变不影响TBK1的磷酸化，但会导致下游IRF3磷酸化的减少而弱化干扰素的激活。在HSV的感染实验中该位点的突变会减弱蝙蝠对HSV的拮抗, 更有利于HSV的复制。（4）全面解析蝙蝠I型干扰素基因座，发现所有蝙蝠的该基因座均处于削弱状态，并且更偏好于IFNW。这一系列研究阐明了蝙蝠无论是在基因组水平，还是在免疫病毒刺激的应答水平均由不一样的干扰素系统。而多个通路的削弱也表明在进化过程蝙蝠避免过度的干扰素激活带来的免疫损伤，为蝙蝠长期携带病毒而不发病的机制提供了新的解释。本研究的论点奠基了“蝙蝠具有削弱的免疫反应”的理论，被领域内近100篇论文引用。