寨卡病毒相关研究现状

梁 艳，徐 俊

(1.大连医科大学 第二临床学院，辽宁 大连 116044; 2.首都医科大学附属北京天坛医院 神经内科，北京 100050)

寨卡病毒(Zika)是一种虫媒传播病毒，早在1947年就被人们从乌干达恒河猴体内发现[1]，因其仅引起极少数的轻微感染病例，而一直未引起人们的重视。直到2015年，巴西等南美洲国家爆发寨卡疫情期间，因当地小头畸形、吉兰-巴雷综合征的发病率显著增加，使这一沉默了半个多世纪的古老病毒重新引起了全世界的关注。随后，各国学者致力于寨卡病毒的相关研究，在证实其嗜神经特性的同时不断发现潜在的危害。

1 寨卡病毒的基本特征

寨卡病毒与乙型脑炎病毒、登革病毒及西尼罗病毒等属于黄病毒科黄病毒属。病毒基因组为一条长约10.8 kb的单股正链RNA，其两端为非编码区，中间为可编码3个结构蛋白(衣壳蛋白C、前体膜蛋白prM、包膜蛋白E)及7个非结构蛋白(NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B、NS5)的开放阅读框。

寨卡病毒的E蛋白负责病毒与感染宿主受体的识别，介导病毒侵入，在后续药物及疫苗的研发中起着重要的作用。并且，寨卡病毒的E蛋白糖基化位点(Asn154)从病毒表面上延伸出来[2]，这种结构特点的发现可能对解释寨卡病毒的传播方式及提供药物靶点等有一定的帮助。另外，非结构蛋白NS1可以分泌到宿主的血液中，随着寨卡病毒同时进入蚊虫体内。NS1蛋白通过抑制蚊虫肠道内的免疫屏障辅助寨卡病毒感染蚊虫。同时有研究发现，寨卡病毒非结构蛋白NS1上一个氨基酸位点的突变(NS1 A188V)导致NS1蛋白分泌增加，产生更高的NS1蛋白血症，增强该病毒对蚊虫的感染性，从而导致蚊虫的寨卡病毒感染率显著上升，为近年寨卡病毒的爆发流行提供了依据[3]。

2 寨卡病毒的危害

寨卡病毒从1947年4月被发现到2007年之前，仅在非洲及东南亚地区出现少量且病情轻微的感染病例。直到2007年4月，寨卡病毒在雅浦(Yap) 岛上爆发导致约73%的居民受到感染，而引起了人们的重视。在这次疫情中，寨卡病毒感染主要表现为皮疹(90%)，发热(65%)，关节痛(65%)及结膜炎(55%)等轻微症状。雅浦岛上寨卡病毒的首次爆发并无住院或死亡的病例，然而因其传播速度快范围广的特点而引起了人们的重视[4]。

继雅浦岛爆发寨卡疫情后，2013—2014年，法属波利尼西亚发生了一次更大的寨卡病毒爆发事件，与既往寨卡病毒仅引起发热、皮疹等轻微症状不同，在此次疫情中，当地吉兰-巴雷综合征(GBS)的发病率显著上升[5]。据统计，2013年11月至2014年2月，当地报道的74例严重的成人神经系统疾病中42例为GBS[6]，然而2009-2012年，GBS病例数仅为5、10、3、3[7]。随后，Cao-Lormeau等[5]对当地确诊的42名GBS患者进行病例对照研究发现，98%的(41例)GBS患者中检测到抗寨卡病毒IgG/IgM抗体，100%的(42例)GBS患者检测出抗寨卡病毒中性抗体。IgM(93%)的存在以及大多数患者(88%)在神经系统症状发作前6天出现了寨卡病毒感染症状，均提示近期存在寨卡病毒感染，首次为寨卡病毒感染与GBS之间的关系提供了依据。至此，人们发现了成人中第一个与寨卡病毒相关的严重并发症。

随后，寨卡病毒引起了南美洲大部分国家及地区的疫情爆发，其中疫情最为严重的巴西，其小头畸形儿的病例明显增加。据统计，2015年11月至2016年2月13日，巴西共报告5280例小头畸形和/或中枢神经系统畸形，其中包括108例死亡病例，然而2010-2014年，小头畸形的年发病例数仅为163例[8]。并且人们发现，巴西寨卡疫情最严重的3个州小头畸形发病率增长也最为显著[9]。Mlakar等[10]报道1名在巴西工作的孕妇，其在妊娠13周时出现寨卡病毒感染症状，并且妊娠29周的超声检查提示小头畸形伴颅内及胎盘钙化。终止妊娠后对胎儿进行尸检后发现，胎儿存在小头畸形外观，大脑解剖几乎无完整脑回结构，并且在脑组织中发现寨卡病毒RNA及病毒颗粒。随后，人们又陆续从羊水[11]及胎盘组织中[12]发现了寨卡病毒，证明寨卡病毒是导致新生儿小头畸形的直接病因。并且，人们在对小头畸形儿进行研究时意外的发现，寨卡病毒不仅与小头畸形及GBS密切相关，该病毒还可导致眼部病变。de Paula Freitas等[13]在对29名小头畸形儿的研究中发现，其中23名患儿的母亲在妊娠期有疑似寨卡病毒感染表现，10名患儿的17只眼睛出现视力问题，其中视网膜局限性色素黄斑和视网膜脉络膜萎缩最常见，其次为视神经异常、虹膜缺损及晶状体半脱位。在成人中，寨卡病毒同样可导致眼部病变，约10%～15%的感染者可出现结膜炎，也有少数患者可出现葡萄膜炎[14]。至此，寨卡病毒感染仅导致发热、皮疹等轻微症状的观点被彻底颠覆。并且，世界卫生组织于2016年2月1日，将寨卡病毒感染相关小头畸形等神经系统病变宣布为“国际卫生紧急事件”。

最近，人们又发现寨卡病毒可导致睾丸损伤及雄性不育[15]。并在对15名男性寨卡病毒感染者的研究中发现，病毒感染可导致精子总数减少、抑制素水平升高及精液特征改变，严重影响生育能力，同时活性精子中检测到有复制功能的寨卡病毒，提示寨卡病毒可通过性活动及辅助生殖过程进行传播，危害人类健康[16]。

至此，寨卡病毒对人类健康的危害被逐渐揭示，从最初仅引起发热、皮疹等轻微症状，到吉兰-巴雷综合症、小头畸形等神经系统表现。最近的研究又表明寨卡病毒感染者存在睾丸损伤及男性不育的风险。然而，寨卡病毒感染对人类健康潜在的危害及其具体的发病机制仍有待多学科学者的进一步研究。

3 病毒感染与并发症的因果关系

受寨卡病毒感染的蚊虫叮咬皮肤后，病毒通过树突状细胞C型凝集素受体、受体酪氨酸激酶Tyro3以及受体酪氨酸激酶AXL侵入皮肤成纤维细胞，表皮角质细胞和未成熟的树突状细胞并大量复制。病毒的复制激活了抗病毒先天性免疫应答并在感染细胞中产生I型干扰素[17]。并且有研究表明，感染可上调糖酵解及RNA代谢相关基因的表达，以增强病毒的复制[18]。随后，寨卡病毒扩散到血液及淋巴结中，其表面的NS1蛋白协助其穿过血脑屏障、血胎屏障、血眼屏障及血睾屏障[19]，因此寨卡病毒感染出现神经系统、生殖系统及眼病等多种症状。

寨卡病毒侵入人体后，可靶向神经组织产生直接损害作用，并可在星形胶质细胞及神经元中复制[20]，同时分化程度影响神经元对寨卡病毒的敏感性，分化程度低、未成熟的神经元对寨卡病毒高度敏感[21]。寨卡病毒可优先高效感染神经祖细胞，受感染的细胞可进一步释放感染性寨卡病毒颗粒扩大感染，并通过增加细胞死亡及紊乱细胞周期延缓神经祖细胞的生长[22]，同时寨卡病毒prM蛋白中S139N单氨基酸位点突变可显著增强其对神经祖细胞的毒性及感染力[23]。寨卡病毒也可靶向皮层祖细胞，通过细胞凋亡和自噬诱导细胞死亡，损害神经发育，导致胎儿宫内生长受限[24]。另外，寨卡病毒可通过AXL受体进入神经干细胞，并通过与神经RNA结合蛋白MSI1的相互作用促进病毒的复制，同时阻碍MSI1与其内源性靶点的结合，导致与神经干细胞功能相关因子的正常表达受抑制，最终引起神经干细胞的凋亡[25]。寨卡病毒不仅可引起中枢神经系统感染，最近科学家通过小鼠模型发现，无论是经腹腔还是脑室注入寨卡病毒，均可引起周围神经系统的感染，并且寨卡病毒可有效地感染干细胞来源的人神经嵴细胞及周围神经细胞，导致细胞死亡增加，转录失调[26]。此外，也有科学家认为寨卡病毒感染所产生的抗体，也可针对与寨卡病毒抗原相似的神经组织产生免疫交叉反应，从而造成神经系统的损伤[27]。

此外，寨卡病毒也可靶向雄性的生殖系统，优先感染睾丸中的精原细胞，初级精母细胞和支持细胞，引起细胞死亡并破坏生精小管，并且睾丸中的支持细胞、间质细胞及附睾上皮细胞受到感染后可促进炎性细胞因子/趋化因子的产生，但并不诱导管周肌样细胞及精原细胞中细胞因子的产生，表明管周肌样细胞及精原细胞对寨卡病毒更加易感，并可能为寨卡病毒的潜在储存库[28]。寨卡病毒感染最终导致雄性小鼠睾丸体积缩小、性激素水平降低、生育能力减弱，并降低雌性小鼠与之交配时的受孕机率，揭示了寨卡病毒对男性的危害，可严重影响生育功能[15]。

除了备受关注的神经系统及生殖系统损伤，研究人员通过小鼠实验发现寨卡病毒感染可导致视觉传导通路中神经细胞的死亡。研究人员通过对小鼠皮下注射寨卡病毒后发现，小鼠眼部出现结膜炎及葡萄膜炎，并在接种后第7天的小鼠眼中检测到有活性的寨卡病毒，从而证明寨卡病毒感染可导致眼部病变，并有可能通过眼泪进行传播，但寨卡病毒如何侵入并感染眼睛从而导致炎症的细胞机制仍有待进一步研究[14]。

4 药物研发

针对寨卡病毒感染，尚无特效药物上市，目前主要以休息、补液等对症治疗为主，可酌情使用解热镇痛药，然而，随着寨卡病毒对人类健康的危害被逐渐揭示，人们对特效药物的需求愈发强烈。目前，关于药物的研究主要集中在抗体药物、小分子化合物及多肽类药物。

抗体药物为应对突发传染病的重要应急治疗措施，并且科学家发现寨卡病毒表面的E蛋白含有诱导机体产生特异性中和抗体的重要表位，为抗体药物研发中的重要靶点。研究人员从寨卡病毒感染者体内分离出一种人中和抗体(ZIKA-117),其可识别寨卡病毒E蛋白二聚体连接处的抗原表位，从而抑制寨卡病毒活性。ZIKA-117不仅可降低孕鼠血清、脑脊液、胎盘及胎鼠脑组织中病毒RNA的水平，还可降低寨卡病毒感染雄鼠的死亡率，揭示了人中和抗体可阻止寨卡病毒在母婴间的垂直传播，并可保护发育中的胎儿免受寨卡病毒损害[29]。Z23及Z3L1是另外两种通过结合寨卡病毒E蛋白D I、D II和D III表位而抑制病毒活性的中和抗体[30]。最近，研究人员又将两种单克隆抗体(ZKA190和ZKA185)组合成一种双特异性抗体(FIT-1)，不仅保存了亲本抗体抗病毒的广度和效力，还能有效防止病毒逃逸[31]。目前大量研究证明抗体药物可有效抑制寨卡病毒感染，但其高成本可能会限制其在发展中国家的实际应用，并且抗体药物的研发面临着抗体依赖性增强效应(ADE)的巨大挑战，如何避免ADE效应及降低成本为后续研究中的关键问题。

利用小分子药物治疗寨卡病毒感染也为目前的热门研究之一。通过对现有药物的筛选，科学家发现恩利卡生可保护人类大脑皮层祖细胞免受寨卡病毒感染的损害，氯硝柳胺及细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(如PHA-690509)可有效抑制寨卡病毒的复制，并且恩利卡生及PHA-690509具有协同抗病毒作用[32]。随后，科学家发现寨卡病毒的复制取决于寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶的激活[33]。利用该酶为靶点，又发现3种已经上市的药物(替莫泊芬、氯硝柳胺、硝唑尼特)能有效地抑制NS2B-NS3蛋白酶活性，其中替莫泊芬的效果最为明显，不仅能在人类胎盘和神经祖细胞中抑制寨卡病毒的复制，并可抑制寨卡病毒诱导的病毒血症及降低死亡率[34]。另外，具有抑制登革热病毒活性的芬维A胺可显著并迅速抑制寨卡病毒RNA的合成，从而对抗寨卡病毒[35]。2017年3月，我国科学家发现寨卡病毒感染可显著上调细胞内胆固醇-25-羟化酶的表达水平，其酶促产物25-羟基胆固醇可阻断寨卡病毒进入细胞，抑制寨卡病毒复制并避免小头畸形的发生[36]。目前已发现数种具有抗寨卡病毒作用的小分子化合物，但它们之间似乎并无抗病毒作用的共同机制可寻。这些小分子化合物具有获取相对容易，成本低的优点，但如何安全有效的保护孕妇，为小分子药物研发的巨大挑战。若能从已批准用于孕妇的药物中筛选出抗寨卡病毒药物，则可加速治疗药物的问世。

目前，利用现代生物技术合成的多肽药物因其安全性高且成本低的优势，成为寨卡病毒治疗药物研究的新兴方向。2017年7月，我国科学家设计并合成了一种由寨卡病毒E蛋白茎区衍生的合成肽(Z2)。Z2可与寨卡病毒的E蛋白结合，破坏病毒包膜完整性并释放病毒基因组RNA，最终灭活寨卡病毒颗粒。并且，Z2可穿透胎盘屏障进入胎儿体内，不仅降低了寨卡病毒感染孕鼠血清中的病毒滴度及胎盘中病毒RNA载量，还能显著降低胎儿的感染率。此外，多肽药物对孕鼠及胎鼠均表现出较好的安全性[37]。多肽类药物的安全性高，成本低，可通过胎盘屏障及血睾屏障，尤其适用于寨卡病毒感染的高危人群—孕妇。

另外，三型干扰素(IFN-λ)[38]及干扰素诱导的跨膜蛋白(IFITM1及IFITM3)[39]同样具有抗寨卡病毒的作用。然而，这些药物能否成功上市仍需大量的临床试验进行验证。

5 预防性疫苗的研发

除了开发特效药物治疗急性寨卡病毒感染，加快预防性疫苗的上市是一种长期应对寨卡病毒感染及预防复燃的重要手段。目前，针对寨卡病毒的疫苗，主要包括传统的灭活疫苗以及新兴的DAN疫苗、RAN疫苗等。

灭活疫苗是一种传统的疫苗形式，寨卡病毒灭活疫苗(ZPIV)在先前的动物实验中已经证实可有效的保护小鼠及非人灵长类动物免受寨卡病毒感染[40]。最近的3项临床I期试验结果显示,92%接种ZPIV疫苗的受试者在第二次注射后检测出针对性抗体，并且受试者血清中的抗体可有效保护小鼠抵抗寨卡病毒感染，试验中该疫苗在人体内表现出良好的耐受性及安全性[41]。该试验表明，开发ZPIV疫苗控制寨卡疫情是不难实现的。此外，由美国国家过敏性及传染性研究所研发的两种由质粒介导的DNA疫苗(VRC5288和VRC5283)也已经进入临床I期试验，对最后一次接种4周后的血样分析发现，60%～89%接种VRC5288的受试者及77%～100%接种VRC5283的受试者均产生了中和抗体应答，受试者除了有局部压痛及发红等轻微反应外，该疫苗在该两项试验中均具有良好的安全性及耐受性[42]。GLS-5700是由美国Inovio制药公司研发的可表达寨卡病毒prM-E蛋白的另一种DNA疫苗，其I期临床试验结果同样显示寨卡病毒DNA疫苗可保护人体免受寨卡病毒感染，并且安全性良好[43]。除了目前进展较迅速的寨卡病毒灭活疫苗及DNA疫苗外，新型mRNA疫苗也是一种前景可观的备选方案。Pardi等[44]研发了一种经脂质纳米颗粒包裹的可编码寨卡病毒prM-E蛋白的mRNA疫苗，并进行动物实验。结果显示，仅接种30 μg该疫苗，2周后就可保护小鼠免受寨卡病毒感染，并且5个月后仍有效。接种50 μg该疫苗的猕猴，会在5周后为其提供保护。该研究表明，单一低剂量的mRNA疫苗，即可诱导出有效而持久的中和抗体反应。随后，Richner等[45]对mRNA疫苗进一步改进，破坏了E蛋白中保守的融合环表位。改良的mRNA疫苗不仅可强有力地保护机体抵抗寨卡病毒感染，同时“融合环”的突变有效地减少了增强登革热感染的交叉反应性抗体的产生。mRNA疫苗除了具有强大持久的免疫效应外，其较DNA疫苗最大的优点是，mRNA疫苗不进入细胞核，因此可避免同人类基因组整合所带来的突变及致癌的风险，有望在各类疫苗的研发中脱颖而出。目前，已有多种类型的疫苗通过动物实验或临床试验证实了其安全性及免疫原性，促进了预防性疫苗的实际应用。

然而，如何有效地避免寨卡病毒与其他黄病毒之间的原始抗原效应(OAS)及抗体依赖性增强效应(ADE)是疫苗研发过程中的巨大挑战。此外，寨卡病毒感染人体后所产生的抗体，可能针对与寨卡病毒抗原相似的神经组织抗原发生免疫交叉反应，从而导致神经系统的损伤[27]，因此疫苗研发过程中应密切关注其潜在的神经系统不良反应。

6 总 结

2016年11月18日，世界卫生组织在瑞士召开会议，宣布寨卡病毒及其并发症在短时间内不会消除，寨卡疫情已不再是国际关注的突发公共卫生事件，而是需要采取长期策略加以应对的持续挑战。我国自2016年2月9日确诊首例输入性寨卡病毒感染病例以来，不断有新发输入性病例的报道，并且南方部分城市存在寨卡病毒的传播媒介—埃及伊蚊及白纹伊蚊，应严防寨卡病毒在我国本土的爆发。虽然，绝大多数寨卡病毒感染者为隐性感染，但有些病例可出现严重的并发症，如小头畸形、吉兰—巴雷综合征、睾丸损伤及眼病等。目前，尚无防治寨卡病毒的特效药物及疫苗上市。针对寨卡病毒感染，临床上主要采取对症治疗，包括补液及卧床休息等，可酌情使用解热镇痛药。为防止寨卡病毒给我国及其他遭受寨卡病毒威胁的国家所带来的不良影响，各国政府除了应做好寨卡病毒的健康知识宣传，加强疾病的预防控制外，还需不断推进寨卡病毒特效药物及疫苗的研发。

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