基于人单核细胞系U937的抗流感药物筛选模型的建立及其应用

来源 :中国科学院大学(中国科学院武汉病毒研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:tireda
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严重的流感感染每年在全球范围导致290,000至650,000人死亡。这些死亡病例通常与流感诱导的过度炎症以及病理损伤高度相关。单纯的抗病毒治疗策略,只能在感染早期取得一定疗效,并不能缓解感染中后期由病毒诱导的炎性损伤。目前已有文献报道,在动物模型中单独使用免疫调理药物或者与抗病毒剂联合治疗能够有效控制由流感引发的炎性病理损伤。因此,开发具有抗炎症等免疫调理活性的新型抗流感药物是对现有流感治疗策略的有力补充。然而,在抗流感免疫治疗领域,由于流感引发炎症的病理机制非常复杂,尚未被完全揭示,相关药物研发进展缓慢,这也导致目前还未有能够通过临床试验、确认具有治疗效果的抗流感免疫调理药物面世。鉴于上述情况,目前迫切需要找到合适的筛选靶标并建立有效的筛选模型来发现更多具有潜在临床应用价值的抗流感免疫调理药物。因此,本研究的主要目的就是建立一个基于细胞的高通量抗流感药物筛选模型,以便达到既能筛选抗病毒药物又能筛选免疫调理药物的目的。本文的第一章是绪论部分,首先简要地介绍了流感病毒的结构种类、复制周期以及流感相关免疫信号通路等研究背景。随后,综述了流感引发的细胞因子风暴以及其中一些重要促炎因子的研究现状,最后回顾了当前针对流感的治疗策略和代表性药物。本文第二章的主要内容是建立一个基于人源单核细胞系U937的高通量抗流感药物筛选模型。我们筛选了7种与流感肺炎病理相关的人源细胞系,从中选择了支持病毒复制和促炎因子表达、且重要促炎细胞因子信噪比最高的人源单核细胞系U937来建立感染模型。通过测试一组具有已知抗病毒或免疫调节活性的化合物,证明了U937模型可以筛选针对流感的抗病毒药物和抗炎药物。接下来,通过优化条件,我们建立了一个基于U937细胞的高通量抗流感药物筛选模型,并验证了其高通量筛选时的表现。数据说明U937细胞模型是一个高效的抗流感药物筛选模型,可多靶标、高通量地筛选具有抗病毒或抗炎症活性的流感治疗药物。本文第三章的主要内容是通过U937模型筛选一个FDA批准的成药库,鉴定并评价那些具有抗病毒或免疫调理活性的抗流感药物。首先,我们利用促炎因子CCL2和CXCL10作为靶标,筛选没有抗病毒活性的单纯免疫调理药物。通过初筛和复筛,我们得到了6种可同时抑制两种促炎因子的候选药物。随后,我们通过增加抗病毒指标,进一步筛选具有抗病毒活性的免疫调理药物。经过初筛和复筛,我们得到了6种可同时抑制病毒复制以及降低两种促炎因子表达的候选化合物。通过进一步的体外和体内的抗流感活性评价,最终发现安非他酮可有效保护致死剂量H1N1 PR8病毒感染的小鼠、减少体重下降程度、提高存活率。通过检测小鼠肺部病毒滴度和炎症病理变化,我们发现安非他酮不但可以降低肺部病毒的滴度,还能够抑制重要促炎因子的表达,并改善流感病毒感染导致的肺部炎症病理损伤。本文第四章的主要内容是使用U937细胞模型,筛选了宿主因子神经递质受体为靶标的小分子药物的抗病毒活性。通过筛选一个包含8种主要神经递质受体相关拮抗剂和激动剂的药物库,我们发现一些与肾上腺素能受体、组胺受体、多巴胺受体和五羟色胺受体相关的化合物更多被发现具有抗流感病毒活性,表明上述四种受体可能在流感感染中发挥了重要作用。同时,我们以流感神经氨酸酶活性来代表病毒复制水平,用于筛选具有抑制活性的抗病毒药物。我们发现了22种IC50在20μM以下的抗病毒化合物,并对其中具有代表性的4种候选药物进行了体外和体内的抗病毒药效评价和初步机制研究。结果表明,这4种药物可在多细胞系上剂量依赖地抑制H1N1流感病毒,同时,还可有效抑制包括奥司他韦耐药株H1N1 H274Y、季节性流感毒株H3N2和IBV在内的三种不同流感毒株。初步机制研究发现,这些药物主要作用于病毒复制的早期阶段,在病毒RNP入核前发挥其抗病毒作用。在体内研究中,我们发现β2肾上腺素受体激动剂异克舒令,可以有效保护致死性流感感染小鼠,其保护作用主要通过降低感染小鼠肺部病毒滴度来实现。综上所述,以流感神经氨酸酶水平作为抗病毒筛选指标,以促炎因子CCL2和CXCL10水平作为抗炎药物筛选指标,U937高通量细胞筛选模型可以用于高效筛选在体内外针对流感的具有抗病毒或抗炎活性的化合物。这一模型不但可以填补现有细胞模型不能用于流感抗炎症药物筛选以及动物模型不适合高通量筛选流感抗炎症药物的不足,还能为深入了解流感病理机制以及新型抗流感药物的研发提供强有力的支持。
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