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神经干祖细胞通过分泌piRNA-PIWIL2复合物抵御脑内病毒感染的机制研究

批准号:
82101429
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
于斌
依托单位:
学科分类:
神经系统炎症、感染及相关疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
于斌

项目摘要

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中文摘要
许多流行病毒(新冠、艾滋、流感病毒等)可导致脑内感染,但目前对脑内抗病毒机制知之甚少。我们前期发现相较于其它类型细胞,成体神经干祖细胞(NSC)不易被多种工具病毒感染,进而发现NSC含有识别多种病毒的piRNA序列,且表达其依赖的剪切蛋白PIWIL2,可发挥抗病毒作用;细胞实验进一步表明,NSC可通过外泌体内piRNA-PIWIL2有效阻止其它细胞感染病毒。据此提出假说:NSC是脑内抗病毒的重要细胞,通过分泌和转移含piRNA-PIWIL2的外泌体至其它神经细胞中剪切病毒基因组,实现其广泛的抗病毒作用。本研究拟利用新冠假病毒和HIV-1型慢病毒脑内感染的小鼠模型,通过NSC移植、基因工具干预、病毒毒力测试等手段,探讨1)NSC在脑内的抗病毒作用;2)NSC表达和分泌piRNA-PIWIL2在脑内的抗病毒机制。本研究将揭示成体NSC在脑免疫中的全新作用,为开发脑内病毒感染治疗方法提供新思路。
英文摘要
Some viruses (SARS-COV-2, HIV, pathogenic influenza virus etc.) can move into the brain where they cause acute or persistent infections. However, little is known about how the brain fights against viral infection. Our previous study found that compare to other types of cells, adult neural stem and progenitor cells (NSC) are less susceptible to the infection of multiple types of tool viruses. Starting from this phenomenon, we found that mouse adult NSCs contain a large number of virus-recognizing Piwi-interacting RNA (piRNA) sequences and highly expressed the splicing machinery protein PIWIL2, which were involved in the anti-viral infection effects of NSCs. Furthermore, in vitro study indicated that NSCs could protect other cells from viral infections through exosomal piRNA-PIWIL2 complex secretion. Therefore, I hypothesize that adult NSC is an important cellular component of brain immunity, and can protect brain against virus infection through producing and secreting exosomal piRNA-PIWIL2 complex. This project will employ rVSV-SARS-CoV-2 and HIV-1 lentivirus infected mice as animal models, and use genetic interventions, virulence test etc. to achieve the following goals. 1) Verification the anti-viral effects of adult NSC in brain viral infections. 2) Uncovering the underlying exosomal piRNA-PIWIL2 mechanisms of the NSC-mediated anti-viral effects. This project will reveal the new role of NSC-mediated anti-viral effects in brain immunity and provide a new theoretical possibility and experimental evidence for the treatment of brain viral infection.
许多流行病毒(新冠、艾滋、流感病毒等)可导致脑内感染,但目前对脑内抗病毒机制知之甚少。在暴露于同等剂量慢病毒时,与其他类型神经细胞相比,神经干细胞(NSC)表现出明显低的感染率及高存活率。而用sox2-DTR/DT体系消除脑内下丘脑NSC(htNSC)后,脑内神经细胞慢病毒的感染阳性率显著增加,说明htNSC在脑内的具有抗病毒作用。体内外研究发现脑内主要表达Piwil2,且主要在NSC尤其htNSC中高表达,其水平明显高于神经元及胶质细胞。细胞水平敲降NSC中Piwil2的水平会显著增加细胞感染病毒风险,降低病毒感染后的细胞存活率。我们进一步发现htNSC分泌的外泌体携带piwil2-piRNA复合物,其他类型神经细胞分泌的外泌体中却几乎不存在。通过构建Sox2-CD81-mcherry 质粒对内源性htNSC外泌体进行示踪,发现htNSC外泌体可以被转移至海马、皮层、基底前脑、丘脑、小脑等多个脑区的神经元及胶质细胞中,为其发挥广泛的抗病毒作用提供可能性。于是我们通过体内外模型进行如下验证: htNSC外泌体收集提纯后加入其他类型神经细胞中或定位注射至脑内,发现可帮助其他神经细胞抵抗病毒感染;shRab27敲降小鼠htNSC分泌外泌体的能力后,脑内感染病毒的神经细胞显著增加;敲降Piwil2的NSC外泌体的体内外抗病毒作用均显著下降。此外,我们发现htNSC在感染病毒后,所分泌的外泌体中的piRNA含量显著增加。且其中很多可识别慢病毒序列。对感染过慢病毒的htNSC进行10代传代,对其分泌的外泌体中的piRNA进行检测,发现piR-mmu-6238103, 8219374, 9576193的水平仍显著升高,提示其可能具有开发为脑内抵抗慢病毒感染新方法的潜质。
基于自适应光学和多焦面成像的活体三 维超分辨显微技术研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    于斌
  • 依托单位:
基于数字扫描光片照明的活细胞三维单分子超分辨成像及示踪研究
  • 批准号:
    61975131
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    于斌
  • 依托单位:
利用活体显微成像技术研究细菌载体在靶向肿瘤治疗中的作用机制
  • 批准号:
    31200639
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    于斌
  • 依托单位:
基于单分子定位的厚样品三维纳米分辨荧光显微成像研究
  • 批准号:
    61178080
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    于斌
  • 依托单位:
国内基金
海外基金