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挑战狂犬病治疗:从中枢神经系统清除狂犬病毒感染的实验
摘要
狂犬病毒在临床发病后必然引起致命的脑炎。尽管有安全有效的疫苗,狂犬病脑炎一旦出现临床症状就无法治疗,有记录的幸存者极少。
狂犬病治疗的一个主要障碍是狂犬病毒的嗜神经(neurotropic)性质,同时血脑屏障(BBB, blood–brain barrier)对大分子物质的排除限制使得向中枢神经系统(central nervous system,CNS)输送抗病毒药物和分子存在固有的问题。
本综述重点介绍在处治临床狂犬病时为克服大分子递送方面的障碍所作的努力,概述当前在开发实验性活狂犬病毒疫苗方面所取得的进展,包括通过现有基因的多次重复或突变对狂犬病毒载体进行减毒,或将非病毒元素整合进病毒基因组内。该疫苗可能在未来应用于治疗已出现临床症状的狂犬病。
狂犬病感染后治疗(post-infection treatment,PIT)仍然是狂犬病研究的最耀眼的目标。
结论
暴露前或暴露后接种灭活狂犬病疫苗,以及接种RIG(狂犬病免疫球蛋白),是目前预防临床狂犬病发展和避免人类死亡的唯一选择。然而,一旦出现临床症状,疫苗和RIG在预防疾病进展和避免死亡方面完全无效,迫切需要有有效的PIT(感染后治疗)方法作为替代。使用LAVV(live attenuated virus vaccine,减毒活疫苗)的实验方法已经证明,在没有任何有效的抗病毒药物来对抗病毒在大脑中的复制的情况下,PIT的未来发展可能依赖于LAVV方法。
LAVVs(减毒活疫苗)已经被广泛用于根除自然界的野生动物宿主中的狂犬病,但是关于在人类感染中使用LAVVs在伦理上是有争议的,即使在动物模型中效果良好的实验数据已有报道。
此外,狂犬病感染的严重性(100%致命)意味着对非人灵长类动物的研究结果越来越难以用于对在人群中进行PIT的可能结果进行评估。
尽管用抗病毒分子进行治疗在体外实验中获得了明显的成功,但在体内尝试对已出现症状的狂犬病采用抗病毒分子进行治疗的实验,从未有存活者,这说明需要考虑采用不同的方法。
抗病毒药物,包括利巴韦林(ribavirin)、金刚烷胺(amantadine)和法维吡拉韦(favipiravir),都在体外显示出抗病毒作用,但这些体外实验的成功并没有转化为体内实验的成功。
通过LAVV(减毒活疫苗)所表达和递送的趋化因子(chemokine)和细胞因子( cytokine)的增强作用在该领域引起了极大的兴趣,并可能在未来用于狂犬病的PIT(感染后治疗)。
集中研究了以宿主分子的表达来刺激或调节对感染的不同免疫反应,来自狂犬病LAVV(减毒活疫苗)的异源基因的表达已经取得了有希望的结果,尽管研究通常仅局限于小鼠模型。
对这些LAVVs的成功还必须进一步研究,才可能尝试用于人类临床狂犬病的适当治疗,确保有更大的成功希望。
具有高度免疫刺激能力的G蛋白的多个拷贝与来自活病毒的相关外源基因的联合表达,可能使未来开发有前景的LAVVs成为可能。
在缺乏有效的抗病毒分子的情况下,LAVVs可能代表临床狂犬病治疗的未来。
美国费城 Thomas Jefferson大学的Bernhard Dietzschold 等证明:用狂犬病毒(RV)减毒活疫苗TriGAS进行PIT(感染后治疗),可通过快速诱导中枢神经系统(CNS)组织中的适应性免疫相关基因的表达而导致野生型RV(狂犬病毒)从CNS中被清除,使大部分受感染的小鼠得以生存,从而使该疫苗有可能用于狂犬病的治疗。
采用新型RV减毒活疫苗,即含三个糖蛋白分子的RV减毒变种TriGAS,对被野生型RV感染的小鼠进行PIT,可在致病的RV 已经入侵大脑并在其中复制的情况下提高小鼠的存活率。PIT的成功是由于诱导产生了强有力的RV中和抗体应答,从而能将野生型RV 从脑中彻底清除。
从大脑中清除RV,需要在周围神经和CNS中快速诱导强大的先天免疫和适应性抗RV免疫。作者已经确定了TriGAS诱导有可能参与这一进程的几个基因。确定与这些基因产物的诱导相关的上游和下游路径以及这些基因产物的活性,最终将有助于进一步认识从CNS中清除RV所涉及的机制,并最终有助于延长PET的窗口期:从暴露后数天一直延长到RV已经到达CNS之后。这也就是说,在暴露于狂犬病毒后即使症状已开始出现,此时再开始PIT仍然可能有效,从而使狂犬病的真正意义上的治疗成为可能。这项新的研究成果将为狂犬病的治疗研究开辟一条新途径。
参考文献:
1. Trying to treat the untreatable: experimental approaches to clear rabies virus infection from the CNS,Journal of General Virology,2019;100:1171–1186. DOI:10.1099/jgv.0.001269.
2. Postexposure Treatment with the Live-Attenuated Rabies Virus (RV) Vaccine TriGAS Triggers the Clearance of Wild-Type RV from the Central Nervous System (CNS) through the Rapid Induction of Genes Relevant to Adaptive Immunity in CNS Tissues,Journal of Virology,2012, 86 (6) 3200-3210; DOI: 10.1128/JVI.06699-11.
3. A knockout vaccine for rabies? 6 July 2009 | Nature | doi:10.1038/news.2009.627
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