源自先天性寨卡綜合征(CZS)受影響和未受影響的雙胞胎的神經(jīng)祖細(xì)胞(NPC)顯示出不同的病毒感染率和與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的基因的不同RNA表達(dá)。即使在體外感染寨卡病毒之前，表達(dá)失衡也會(huì)發(fā)生。這些結(jié)果證實(shí)了遺傳或表觀遺傳對(duì)CZS和小頭畸形易感性影響的假設(shè)。該調(diào)查結(jié)果于2018年2月2日星期五在Nature Communications上發(fā)表。

由圣保羅大學(xué)(USP)遺傳學(xué)家Mayana Zatz博士和Maria Rita Passos-Bueno領(lǐng)導(dǎo)的研究人員也得出結(jié)論，單個(gè)基因無(wú)法解釋CSZ發(fā)展的病例，也無(wú)法解釋腦病對(duì)寨卡病毒的抵抗情況。

懷孕期間感染寨卡病毒的母親所生嬰兒中約有6%至12%會(huì)患有CZS。為什么有些人不受該綜合癥的影響還有待解釋。這項(xiàng)研究揭示了與之相關(guān)的遺傳成分。

“如果嬰兒有這些遺傳易感因素，我們相信除非他被寨卡病毒感染，否則他不會(huì)患上小頭畸形。也許我們可以識(shí)別這些人，并在未來(lái)的疫苗策略中優(yōu)先考慮它們，”Mayana Zatz博士說(shuō)。

雙胞胎提供獨(dú)特的信息來(lái)回答某種情況是否具有環(huán)境或遺傳原因。如果遺傳因素是先天性疾病的決定因素，那對(duì)相同(同卵雙生)雙胞胎嬰兒之間必須比非同卵雙胞胎或雙卵雙胞胎之間更加一致。相同的兄弟姐妹應(yīng)該比雙卵雙胞胎更容易受到影響，這種雙胞胎很可能是“不和諧的”(一個(gè)受影響，一個(gè)不受影響)。

如果原因是環(huán)境因素，則在兩個(gè)不相同的兄弟姐妹中觀察到的模式將與在同卵雙胞胎中觀察到的模式相同。這意味著，無(wú)論是兄弟姐妹都不會(huì)受到影響，或者兩者都受影響，或者只是其中之一，不論是單卵雙胞胎還是雙卵雙胞胎。

由受先天性寨卡綜合征影響并隨后感染寨卡病毒的嬰兒細(xì)胞產(chǎn)生的神經(jīng)球比未受影響的神經(jīng)球生長(zhǎng)得少。通過(guò)比較頂部圖形上的球體大小(未受影響 - 它們更大)與底部圖形上的球體大小(受影響 - 小球體更豐富)可以看出這一點(diǎn)。圖片來(lái)源：HUG-Cell

尋找雙胞胎

該研究于2016年開(kāi)始，在巴西的寨卡流行期間進(jìn)行。Mayana Zatz和她的團(tuán)隊(duì)尋找雙胞胎，其中至少有一個(gè)嬰兒患有小頭畸形。他們聯(lián)系了來(lái)自巴西六個(gè)州的9對(duì)雙胞胎的家人。

兩對(duì)是同卵雙胞胎，兩人都受到影響; 一對(duì)不相同，但也受到影響; 六對(duì)不相同且不一致 - 一個(gè)受影響，一個(gè)不受影響。第一種情況促成了胎兒發(fā)育過(guò)程中寨卡病毒感染遺傳影響的假設(shè)。

實(shí)驗(yàn)

從三對(duì)不相同的不一致的雙胞胎中收集血樣。將樣品用于產(chǎn)生人類(lèi)引起多能干細(xì)胞(的hiPSC) - 細(xì)胞，可以產(chǎn)生幾乎任何其它類(lèi)型的小區(qū)。后來(lái)，hiPSC被轉(zhuǎn)化為神經(jīng)祖細(xì)胞(NPC) - 這些細(xì)胞可以導(dǎo)致形成大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)其他部分的細(xì)胞。

NPC感染巴西寨卡病毒株。四天后，具有來(lái)自受影響嬰兒的細(xì)胞的斑塊具有比來(lái)自未受影響的斑塊的斑塊明顯更少的細(xì)胞。在3-D結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)的神經(jīng)球 - 細(xì)胞的分析顯示受影響的雙胞胎細(xì)胞的類(lèi)似生長(zhǎng)受損。來(lái)自用作對(duì)照的受影響和未受影響的衍生NPC的未感染培養(yǎng)物在同一時(shí)間后沒(méi)有表現(xiàn)出差異。

研究人員使用熒光技術(shù)觀察到來(lái)自受影響嬰兒的細(xì)胞中的大量寨卡病毒與健康細(xì)胞相比。更多實(shí)驗(yàn)指出，來(lái)自患有該綜合征的嬰兒的神經(jīng)祖細(xì)胞產(chǎn)生顯著更多的病毒RNA拷貝和更多能夠感染的病毒統(tǒng)一體。簡(jiǎn)而言之，它們受到更多感染，并且沒(méi)有像受保護(hù)的兄弟姐妹那樣增殖。

源自先天性寨卡病綜合征嬰兒和后來(lái)感染寨卡病毒(第4欄)的嬰兒的細(xì)胞比來(lái)自“健康”嬰兒的細(xì)胞(第2欄)具有更大量的病毒(紅色染色體)。藍(lán)色斑點(diǎn)顯示細(xì)胞核。第一列和第三列是對(duì)照組，未感染病毒。圖片來(lái)源：HUG-Cell

“在實(shí)驗(yàn)室中，細(xì)胞模仿嬰兒發(fā)生的情況。此外，三對(duì)雙胞胎的結(jié)果相同。我們證明感染不是隨機(jī)的。它強(qiáng)化了我們對(duì)遺傳成分增加先天性易感性的假設(shè)。 Zika綜合癥，“Zatz博士說(shuō)。

機(jī)制

為了確定這種可能的遺傳成分，研究小組分析了8對(duì)雙胞胎和10名其他嬰兒的所有基因序列，與正常對(duì)照組相比，發(fā)生了寨卡綜合征。外顯子組分析沒(méi)有確定一種能夠確定對(duì)感染易感性的基因變異 - 相反，它排除了這種可能性。

接下來(lái)是RNA測(cè)序。它允許科學(xué)家測(cè)量基因表達(dá) - 哪些基因被沉默，哪些被激活并發(fā)送信息以在細(xì)胞中產(chǎn)生蛋白質(zhì)。來(lái)自六對(duì)雙胞胎的RNA測(cè)試表明一組基因能夠區(qū)分更易感細(xì)胞和更耐受細(xì)胞。DDIT4L基因發(fā)生最大的改變，其在受影響的細(xì)胞中表達(dá)減少12.6倍。其相關(guān)蛋白是mTor信號(hào)傳導(dǎo)的抑制劑 - 一種參與細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞死亡的途徑。以前的研究與mTor途徑和寨卡病毒復(fù)制有關(guān)。

RNA測(cè)序還揭示了來(lái)自患有CZS的嬰兒的細(xì)胞中FOXG1和LHX2基因的較低表達(dá)。這些基因參與大腦區(qū)域化過(guò)程，其特征在于胎兒生長(zhǎng)期間腦區(qū)的發(fā)育。FOXG1也與先天性腦部疾病有關(guān)。LHX2基因，受影響細(xì)胞中存在的9.6倍，負(fù)責(zé)減弱參與神經(jīng)分化的Wnt信號(hào)傳導(dǎo)。

總之，結(jié)果表明，嬰兒Zika綜合征的發(fā)展并不是隨意的，取決于神經(jīng)祖細(xì)胞的易感性。它可能與幾種基因的變異或控制基因表達(dá)和蛋白質(zhì)產(chǎn)生的機(jī)制有關(guān)。