日本大阪大学微生物病研究所的小泷将裕助教、龝枝佑纪助教、石谷太教授、小林刚教授等人组成的研究团队，与和歌山县立医科大学、地方独立行政法人大阪健康安全基盘研究所共同宣布，利用斑马鱼成功人工合成了人类诺如病毒。该成果是通过使用斑马鱼胚胎（鱼卵）实现的。研究还确认，人工合成的诺如病毒可以进行连续传代，并且能够自由引入突变。这是人类首次在鱼类胚胎中人工合成人类致病病毒。该成果有望成为阐明诺如病毒的感染机制以及推进疫苗开发的重要基础。相关研究成果已发表在美国国家科学院院刊《PNAS》的12月4日刊上。
图1 利用斑马鱼胚胎的诺如病毒人工合成（供图：大阪大学）
诺如病毒是一种感染力极强的RNA病毒，可引起腹泻、呕吐等症状，是食物中毒的重要致病原因之一。从医疗费用负担的角度来看，加强相关的公共卫生防控措施已成为当务之急。诺如病毒具有多种基因群和基因型，全球每年约有7亿人感染，其中以发展中国家为主每年约有20万人因此死亡。
然而，由于诺如病毒的培养体系和人工合成方法尚未建立，相关研究一直未能取得实质性进展。
一般而言，病毒研究通常使用培养细胞来实现病毒增殖，但诺如病毒无法在培养细胞中增殖。肠道类器官是目前唯一能够支持诺如病毒增殖的体系，但其成本高昂，且数代后便会停止增殖。约在10年前，已有研究称诺如病毒可在斑马鱼胚胎中增殖，但该体系是否具备可连续传代的能力、以及病毒感染性是否能够维持等关键问题仍不明确，因此斑马鱼胚胎能否作为稳定的研究基础平台一直存疑。
RNA病毒的人工合成技术是一种将来源于病毒基因组的核酸导入培养细胞内，从而合成具有感染性的重组病毒的技术，在病毒研究领域已得到广泛应用。
此前，该研究团队已开发出包括轮状病毒在内的多种RNA病毒人工合成技术。
因此，此次研究团队首先将来源于3种诺如病毒株基因型（GⅡ-4型、GⅡ-2型、GⅡ-17型）的cDNA，通过显微注射法注入斑马鱼胚胎中，验证其是否能够实现增殖。
结果显示，所有病毒株均能高效实现病毒增殖。其中，GⅡ-17型还被发现会在孵化后的幼体中引发水肿。此外，将孵化幼体破碎后获得的病毒再次用于斑马鱼胚胎的连续传代时，确认到病毒能够持续增殖，且至少可完成5次传代。
随后，研究团队进一步探讨了将培养细胞与斑马鱼胚胎相结合的人工合成方法。
将含有GⅡ-17型诺如病毒cDNA的质粒（cDNA克隆）导入培养细胞中，然后对生成的病毒粒子进行浓缩，并通过显微注射注入斑马鱼胚胎，确认可制备重组病毒。此外，所获得的重组诺如病毒同样可以进行连续传代，并且已证实其能够感染肠道类器官。
此外，研究团队还成功通过导入外源基因，构建了发光型病毒，并确认该体系可用于评估病毒的增殖能力以及抗病毒药物的效果。
另外，研究团队还进一步探索了更高效的合成方案。研究结果表明，无需经过培养细胞步骤，而是直接将诺如病毒cDNA克隆通过显微注射注入斑马鱼胚胎，同样能够高效制备重组病毒。
研究团队还成功制备了在人类中占主导流行地位的GⅡ-4型诺如病毒。病毒在注入后2天内即开始增殖，并已确认具备可连续传代的能力。
小林教授表示：“此次成功利用斑马鱼实现诺如病毒的人工合成，不仅在小型鱼类研究领域提出了人工构建病毒这一新的应用方向。此外，该技术还有望为阐明诺如病毒的增殖机制，以及为疫苗和治疗药物的开发作出了广泛贡献。通过推进诺如病毒治疗药物和疫苗的研发，我们希望进一步推进相关研究，在未来能够为人们的健康与福祉作出贡献。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)
论文：Recovery of Infectious Recombinant Human Norovirus Using Zebrafish Embryos
DOI：10.1073/pnas.2526726122
