口蹄疫是一种针对偶蹄目家畜的、高度传染性的疾病,它的致病源口蹄疫病毒(Foot-and-mouth disease virus, FMDV)的基因组是一条8300nt左右的正义RNA分子。在家畜饲养中,口蹄疫往往是一种急性的、短期的感染,但是家畜免疫系统有时不能完全根除病毒,从而产生一种轻微的的、持续的感染现象,称之为持续感染。这种持续感染在一定条件下会引发大规模的急性感染。因此,研究口蹄疫病毒持续感染的机理对于疾病控制具有重要意义。本实验室利用氯化铵处理FMDV感染的BHK-21细胞(叙利亚亚仓鼠肾细胞)建立了体外持续感染细胞模型,命名为PI(persistent infections)细胞。对持续感染建立机制的初步研究表明,氯化铵更倾向于改变宿主细胞的的性状,使得BHK-21细胞更具有抵抗FMDV裂解性感染的能力,而病毒的裂解性感染能力并未改变。因此,要研究持续感染建立的机制,就必须从宿主细胞的角度出发。本研究首次运用跨物种杂交(CSH)芯片技术,将BHK-21细胞基因组转录物与人类全基因组表达谱芯片进行杂交。分别检测急性感染细胞和持续感染细胞的全基因组表达谱情况(相对于正常BHK-21细胞)。通过对FMDV急性感染和持续感染细胞全基因组表达谱结果的比较性分析发现,在两种感染方式下,宿主细胞的显著差异表达基因(相对于正常细胞)的数目和表达值分布具有明显差别。急感情况下,显著差异表达的基因(DEGs)上下调较为平均,而在持感情况下,显著差异表达的基因(DEGs)明显偏向于下调,持感下调的DEGs的百分比几乎就是上调的DEGs百分比的10倍。将急感和持感细胞的DEGs (DEGs数量分别为1676和808)上传到DAVID生物信息学数据库中进行KEGG Pathway分析比较发现,持续感染富集通路的情况与急性感染有明显的不同。持续感染所富集的一些通路都是急性感染所没有的,例如GnRHsignaling, gap junction和VEGF signaling,都与细胞自身的增殖、生长密切相关联,持续感染的这种细胞功能的显著变化(相对于急性感染)有助于细胞依靠自身的新陈代谢来抵御病毒的裂解性感染。在所有的急感和持感(相对于正常BHK-21细胞)显著差异表达的基因之中,那些既急感情况下又在持感情况下显著差异表达的基因就显得尤为重要。通过比较,我们找到了33个既在急感又在持感情况下显著差异表达的基因。而在这些基因当中,既在急性感染时上调表达,在持续感染时下调表达的12个基因更值得我们去关注。为了验证芯片结果的可靠性,我们从这12个基因中挑取一部分做RT-PCR实时荧光定量实验。定量验证结果显示,APEX2、EBP和P4HA2三个基因的相对表达值,不论在急感还是在持感情况下,都与芯片检测结果基本吻合。因此我们判断,APEX2、EBP和P4HA2这三个基因确FMDV感染BHK-21胞中建立持续感染的机制中具有重要作用。由于缺乏叙利亚仓鼠基因组序列,因此在选择参照物种芯片平台上就要从多方面去考虑。在本研究中,我们分别将叙利亚仓鼠急性感染和持续感染细胞的基因组转录物跟小鼠全基因组表达谱芯片进行杂交。先按照分析人类芯片的方法对小鼠芯片结果进行初步分析,再着重比较分析人类芯片和小鼠芯片对于持续感染细胞基因组表达检测结果的异同。结果发现,不管是急感还是持感,人类芯片所能检测到的杂交信号远远要比小鼠芯片多得多(人类芯片检测不管是急感还是持感都是上万的基因数量,而小鼠芯片仅仅检测到两千多基因数)。通过对两种芯片平台(人类和小鼠芯片)检测结果的比较发现,在持感细胞中,小鼠和人类芯片都有显著变化的基因有5个,而且它们的基因表达上下调的方向是一致的。这些基因可能具有有潜在的维持FMDV持续感染的功能,具体的作用机理还需要深入研究。