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研究人员正在研究蝙蝠奇怪的免疫系统
来源：未知作者：华润娱乐日期：2023/03/23 19:21浏览：
华润娱乐当地时刻3月21日，《自然》（Nature）杂志以新闻特写的形式，发布题为“Bats play host to a horde of nasty viruses — can studying their immunity help stop pandemics?”（《蝙蝠是许多危险的病毒的宿主——研讨它们的免疫力能否协助阻挠大盛行病？》）的文章称，研讨人员正在研讨蝙蝠奇怪的免疫体系，期望有助于避免盛行病毒的下一次暴发。
美国科罗拉多州立大学（Colorado State University）免疫学家Tony Schountz也标明：“在未来两三年内，蝙蝠病毒学和蝙蝠免疫学将取得一些巨大的前进。”
美国杜兰大学（Tulane University）的进化生态学家Hannah Frank说，许多科学家对此范畴发生许多爱好，“我对咱们的现状感到十分兴奋”，但研讨人员对蝙蝠跨物种免疫反响的研讨越多，他们现在的定论就越含糊。“咱们也将意识到这个问题有多杂乱。”
进入蝙蝠洞
“这可能是我终身中最绵长的日子之一。”2020年5月的一个夜晚，西班牙国家研讨委员会（CSIC）进化生物学博士Javier Juste来到西班牙的一座废弃塘坝，他蹑手蹑脚地走进大坝的混凝土地道，从它们的栖息地收集了两只中华菊头蝠（horseshoe bats）。
随后，他带着两只蝙蝠在荒芜的高速公路上疾驰，第二天一早就抵达了马德里机场，在联邦快递库房外，他和搭档给两只蝙蝠施行安乐死，将其骨骼和器官切片，并挤压到六个标本管中，又将管子放在冷藏箱中以坚持细胞存活。“这可能是我终身中最绵长的日子之一。”Javier Just说，他花了几个月的时刻才获得这趟游览的许可。
大约26小时后，样本抵达美国西奈山伊坎医学院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）细胞生物学家Thomas Zwaka的实验室。包裹的状况不妙，许多细胞现已逝世。从前从未处理过蝙蝠安排的Zwaka匆促从蝙蝠标本翼骨中提取骨髓，并从透明的橡胶翅膀上切下方形的皮肤安排。
2020年前后，新冠的大盛行引发科学家对各种可能带着病毒动物的试验。然而，带着冠状病毒的蝙蝠在北美并不常见，但它们遍布欧洲。因而，在西班牙某生物站工作的Javier Juste决定将蝙蝠从西班牙的一个蝙蝠栖息地送到纽约市——当时世界上最严厉的封控地之一，也是国际航班大规模停飞的当地。
借助这些标本，Zwaka团队提取出了诱导性多能干细胞（iPS cells），Zwaka说，这些细胞带领他的团队“进入了相当大的兔子洞”。此前已有相关研讨借助诱导性多能干细胞，提醒了一些关于蝙蝠和病毒进化的密切联络。Zwaka与搭档一起对这些细胞表达的RNA（核糖核酸）进行测序，发现了许多基本上是病毒片段的部分，其间许多片段是初代冠状病毒基因组。
研讨人员还发现，蝙蝠的诱导性多能干细胞中的病毒基因表达比蝙蝠皮肤细胞、小鼠和人类多能细胞中的病毒基因表达更高且更多样化。更重要的是，蝙蝠的诱导性多能干细胞实际上运用病毒片段，制作了看起来像病毒的颗粒。
“成果含义特殊。”Zwaka说。当你制作蝙蝠干细胞时，你基本上“唤醒了你在基因组中发现的一切病毒化石”。这些细胞好像体系地吸收了基因组中的病毒信息，“几乎像海绵一样”，然后表达出来。“这使得这些蝙蝠干细胞成为有利于病毒生长的环境。”Zwaka说。但蝙蝠与病毒共存的机制尚不清楚。“一种可能性是，基因插入物以某种办法保护蝙蝠免受病毒损害，就像疫苗一样。”Zwaka标明。
研讨人员计划一方面运用这些干细胞来生成肺、肠道和血液安排，另一方面，让这些病毒感染细胞。Zwaka期望运用这种安排更好地了解蝙蝠的免疫力，并终究“为人类健康拟定策略”。团队其他人员正在研讨通过蝙蝠干细胞开发的蝙蝠类器官，来答复类似的问题。
凉爽的基地
在地球另一处，蝙蝠研讨也正开展。
两只圆溜溜、光滑的黑眼睛，细小的尖耳朵一动一动，毛烘烘的鼻子不时地皱皱，这是一只年轻的雄性长舌果蝠（Eonycteris spelaea），它扭动着，尖叫着，偶尔伸出粉红色的长舌头舔舐甜甜的饮料。
此雄性长舌果蝠归于新加坡一个研讨性繁衍基地，这是亚洲第一个研讨蝙蝠的繁衍基地，约饲养着140只长舌果蝠。它由杜克-新加坡国立大学医学院（Duke-NUS Medical School）的病毒学家王林发树立，旨在为研讨蝙蝠生物学发明一个受控的环境。
“蝙蝠现已成为一个热门话题，”王林发说。对于花了几十年时刻研讨蝙蝠和流行症的王林发来说，研讨蝙蝠让他发生更多思考。例如，构成蝙蝠免疫体系的细胞特征是什么，以及它们对感染的反响怎么。现在蝙蝠正在繁衍，团队的研讨能够更容易地重复。王林发团队与世界各地的十几个团队共享着这个蝙蝠基地。
长舌果蝠是一种名贵的资源，研讨人员小心谨慎地照料着它们。蝙蝠喜爱以25左右的数量群居在凉爽的黑暗处，它们喜爱新鲜切碎的甜瓜、木瓜和芒果、奶粉和甜美的花蜜状液体。对此，研讨人员调整了蝙蝠的饮食和环境，在每个笼子的顶部都挂着一个装有“美食”粗麻布袋。在本年（2023年）晚些时候，当蝙蝠群搬到一个更大的笼子后，基地工作人员Randy Foo计划进一步引进更丰厚的设备。
“基地给了咱们想要的一切。”王林发说。他的办公室里摆满了多年来收集的纪念品——一个“蝙蝠侠”钥匙扣、一个蝙蝠印花的杯子、树脂包裹的蝙蝠标本、蝙蝠的结构图画。
2022年11月，王林发的团队首次宣布了蝙蝠单细胞测序的成果。研讨人员用蝙蝠呼肠孤病毒（Pteropine orthoreovirus）感染了长舌果蝠，这是一种在长舌果蝠中常见的病毒。在蝙蝠的肺细胞中，研讨人员发现了许多了解的免疫细胞指纹，比方T细胞，以及一些不了解的细胞。
在研讨基地，科学家们还研讨了蝙蝠的基因组和动物宿主病毒的多样性。他们还运用蝙蝠的细胞开发了气道类器官——由干细胞组成的微型器官。现在相关实验集中在蝙蝠对感染的反响，它们的衰老进程以及它们在飞行进程中十分活跃的推陈出新。
蝙蝠细胞和基因组
蝙蝠是“超级酷的动物”，Zwaka说。它们是唯一进化出飞行的哺乳动物，它们运用声波在黑暗中定位物体，它们体型很小，但寿数特别长，癌症发病率很低。
不过近几十年来，蝙蝠成为人们重视的焦点是由于它们能够带着丰厚的病毒。某些蝙蝠，尤其是中华菊头蝠，能够容纳异常多样的冠状病毒，其间包含与新式冠状病毒密切相关的冠状病毒。一些蝙蝠物种还带着狂犬病、埃博拉等病毒。能够说，蝙蝠基因组中布满了病毒残留物。
是什么让它们能够忍耐病毒而不呈现感染迹象？
杜克-新加坡国立大学医学院流行症学专家Aaron T. Irving团队的相关研讨标明，一些蝙蝠物种对侵略者设立了强大的第一道防地：即便没有外来要挟，它们也坚持高水平的搅扰素，这些搅扰素会发出警报并坚持对立病毒，比方敏捷抑制病毒仿制，使其失效。此外，蝙蝠还具有延伸的编码蛋白质的基因库，这些蛋白质会搅扰病毒仿制，或阻挠病毒离开细胞，以便对病毒进行“围剿”。由于蝙蝠的细胞配备了一个有用体系来处理已被侵染的细胞成分，称为“自噬”，这种现象已被证明有助于铲除人类细胞中的病毒。
此外，当病原体侵略时，蝙蝠通常不会发生过度的炎症反响，由于蝙蝠有几种办法来征服炎症反响，例如抑制被称为炎症体的大分子蛋白的活性。Aaron T. Irving说，蝙蝠没有花费许多的精力来彻底摆脱病毒，好像容忍了病毒低水平的存在。“在蝙蝠和它们寄生的病原体之间有一种‘和平条’’。”澳大利亚伯内特研讨所（Burnet Institute）的病毒学家 Joshua Hayward说。
现在，从前的研讨人员和该范畴的新来者都将目光从研讨蝙蝠敏捷和无差别防护的先天免疫反响，转向其较慢的、更有针对性的适应性反响。“这种反响保留了关于病原体的信息，当它再次遇到它的敌人时就会立即行动。适应性免疫被约束在几个特定的细胞类型中，相较先天免疫反响，适应性免疫反响研讨起来很麻烦。”Hannah Frank说。
除了细胞，对细胞生物学家来说，还有更重要的研讨资源——基因组。在2020年之前，大约有十几个蝙蝠基因组研讨，质量良莠不齐。那一年，爱尔兰都柏林大学（University College Dublin）蝙蝠生物学家Emma Teeling和她的搭档描绘了第一个来自六种蝙蝠的高质量基因组，每个基因组都归于不同的蝙蝠，并且每个都清楚地符号了其蛋白质编码基因。
该项目是名为Bat1K的全球基因组联盟的一部分，Emma Teeling是创始人之一。该项目旨在为每个蝙蝠物种创立高质量的基因组。Teeling说，自新冠大盛行以来，咱们对蝙蝠的研讨爱好和投资资金激增，到现在为止，她们现已对大约80个蝙蝠基因组进行了测序。
高质量基因组的研讨含义在于其可用性改变了蝙蝠免疫学范畴。它促进了对RNA分子和蛋白质的大规模研讨，并供给了一种对免疫细胞进行分类的办法，在某种程度上克服了蝙蝠缺少单克隆抗体的困难。基因组将成为“许多研讨的基础”，德国柏林夏里特医院（Charité – Universitätsmedizin Berlin）的病毒学家Marcel Müller说。
也有其他科学家正在运用RNA测序来比较蝙蝠和人类细胞。例如，法国巴斯德研讨所（Institute Pasteur）的病毒学家Nolwenn Jouvenet正在将这种技术与CRISPR基因修改相结合，并运用不同品种蝙蝠的细胞系，研讨蝙蝠细胞和人类细胞天然免疫反响的差异。Jouvenet期望终究能确定负责操控病毒仿制的基因。
除了蝙蝠自身体系，环境也会影响病毒传达。澳大利亚新南威尔士大学（The University of New South Wales）的生物与环境学家Peggy Eby还在研讨蝙蝠的免疫反响与其生态之间的联络，以更好地了解它们何时何地传达病毒，以及传达给其他动物的危险。此研讨聚焦于解释环境要素对蝙蝠的影响，以及这是否会增加病毒感染的危险。
有限的东西
蝙蝠研讨不断打开，但阻碍也显而易见。比方，研讨人员可用的东西十分有限。
新加坡研讨基地的树立和保护成本很高，与标准实验室小鼠相比，蝙蝠的怀孕时刻更长，幼崽更少。且在超过1450种蝙蝠中，只有少数几种会在世界各地的研讨基地繁衍，包含新加坡的长舌果蝠（Eonycteris spelaea）、美国的牙买加果蝠（Artibeus jamaicensis）、德国的埃及果蝠（Rousettus aegyptiacus）和加拿大的大棕蝠（Eptesicus fuscus），但没有一个基地以冠状病毒宿主的菊头蝠属（Rhinolophus）为主。“人们尝试过但失利了。”可能是由于研讨人员对它们的栖息偏好不够了解。Aaron T. Irving说。
假如诱捕野生蝙蝠呢？那会存在后续挑战，由于蝙蝠细胞很难在细胞培养皿中繁衍。
假如运用用于其他实验动物的东西包呢？蝙蝠缺少单克隆抗体，而免疫学家正是用它来符号免疫细胞和蛋白质的，研讨小鼠和人体安排的免疫学家现已“彻底被这些东西宠坏了”，Thomas Zwaka说。
缺少东西意味着研讨人员依然没有清楚地了解“蝙蝠免疫体系的基本结构”，中国科学院武汉病毒研讨所研讨员周鹏说。
可是，老牌研讨人员多年的工作和新来者的涌入正促使新东西发生，包含高质量的基因组和实验室制作的蝙蝠安排。未来十年将看到一些令人兴奋的见解，Emma Teeling说，“呈现新发现的唯一原因就是发生了新一代东西。”
最新的研讨也正在填补蝙蝠免疫反响生物学机制的细节，比方判定蝙蝠可能独有的细胞类型。研讨人员还在提醒蝙蝠耐受病毒感染的各种办法，这能够协助确定是否存在“一种适用于一切蝙蝠和一切病毒的全球机制”，美国蒙大拿州立大学（Montana State University）的粘膜免疫学家Diane Bimczok说，他现已加入了蝙蝠研讨的潮流。
Hannah Frank说，许多科学家都对此范畴发生了许多爱好，她从美国国立卫生研讨院（NIH）获得了研讨蝙蝠免疫学的赞助。“我对咱们的现状感到十分兴奋，”Frank说。不过她一起着重，研讨人员对蝙蝠跨物种免疫反响的研讨越多，他们现在的定论就越含糊，“咱们也将意识到这个问题有多杂乱。”
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