病毒和泡沫病毒同属反转录病毒科(Retroviridae)。前者属于正反转录病毒亚科(Orthoretovirinae),慢病毒属(Lentivirus);后者属于泡沫病毒亚科(Spumaretrovirinae),泡沫病毒属(Spumavirus)。南开大学分子病毒学实验室自上世纪90年代初致力于慢病毒与泡沫病毒分子生物学研究,已先后分离鉴定了牛免疫缺陷病毒(Bovine Immunodeficiency Virus, BIV)和牛泡沫病毒(Bovine Foamy Virus, BFV)中国毒株,随后对其基因组的结构与功能、基因表达调控机制、病毒与宿主的相互作用、超感染机理等进行了比较系统的研究。二十年来在国内外重要学术期刊发表论文200余篇,培养博士、硕士研究生近百名。南开大学分子病毒学实验室已成为我国慢病毒和泡沫病毒研究领域具有一定学术影响力与特色的实验室之一。
目前有关动物慢病毒和泡沫病毒的研究严重滞后于对其他致病性病毒的研究,可供参考的文献相对不足。南开大学分子病毒学实验室是国际上长期从事牛免疫缺陷病毒和牛泡沫病毒系统研究的几个主要实验室之一,为了客观反映这一领域的研究进展,我们从已发表的200余篇论文中选择85篇以文选的形式集册出版,供学术界的同行参考。
在慢病毒研究方面,我们关注的主要科学问题是慢病毒的致病机制、慢病毒潜伏感染的分子机理以及动物慢病毒模型在艾滋病研究中的应用。慢病毒的重要成员人免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus, HIV)所引发的艾滋病是21世纪人类面临的最严重的传染性疾病之一,而基因组结构和调控方式与HIV高度相似的动物慢病毒BIV通常却只引起白细胞减少、进行性机能退化等免疫系统的轻微症状,一般并不引起死亡,但源于BIV 的Jembrana病毒(Jembrana Disease Virus,JDV)则可引起剧烈的免疫系统损伤和很高的死亡率。为什么慢病毒之间基因组结构高度相似而致病性却表现出如此大的差异?潜伏感染是慢病毒逃避宿主免疫监视和清除的重要手段,慢病毒在建立潜伏感染的过程中病毒与宿主如何相互作用?其他病毒的超感染如何直接或间接地影响慢病毒的基因表达进而完成由潜伏感染到裂解感染的转换?能否利用基因组结构和功能与HIV高度相似的动物慢病毒BIV作为药物筛选模型,筛选出具有广谱抗病毒活性的抑制剂从而降低耐药性的产生?人猴嵌合艾滋病毒(Chimeric Simian/Human Immunodeficiency Virus, SHIV)在艾滋病疫苗和药物评价方面发挥了重要作用,能否针对我国主要流行株HIV C亚型B'/C重组毒株构建新的在恒河猴体内具有较高复制能力和致病性的SHIV毒株,从而为HIV致病机理的研究提供新的模型?能否借鉴SHIV的成功经验,将非灵长类慢病毒BIV与灵长类慢病毒HIV相应基因合理组合,构建出一种能在人源细胞中复制、将HIV原有的细胞嗜性及免疫原性与BIV的低致病性结合起来的重组病毒,从而为艾滋病疫苗的研发提供新的思路?本书的上篇选择了与上述科学问题相关的56篇研究论文。
在泡沫病毒研究方面,我们重点关注的科学问题是它的非致病性、独特的基因表达调控方式和在进化中的独特地位。泡沫病毒在体外可感染多种细胞并导致宿主细胞发生强烈病变,然而迄今未发现其对天然宿主具有致病性而仅仅保持持续性感染。为什么泡沫病毒体外培养与天然宿主间致病性有如此大的差异?泡沫病毒体外培养引发强烈细胞病变的现象是否预示着它或许具有引发新的传染病的潜在危险?与多数反转录病毒不同,泡沫病毒基因组中有两个启动子,不编码转录后调节蛋白。泡沫病毒的非致病性、基因组的独特结构和调控方式在构建安全新型病毒载体方面有何种意义?泡沫病毒在复制过程中部分基因组cDNA可以被包装进毒粒之中,某些特点类似于嗜肝DNA病毒,因此泡沫病毒被认为是两类重要的致病病毒正反转录病毒与嗜肝DNA病毒之间进化的桥梁,那么应如何解释它的不致病性?本书的下篇选择了与上述科学问题相关的29篇研究论文。
入选本书的论文,时间跨度从1992年到2011年。入选的原则一是与上述科学问题密切相关,二是充分考虑内容的系统性和完整性。按照内容,上篇分为五章,下篇分为三章。为了便于阅读,每篇附有篇首语,对相关研究背景作简单介绍。鉴于国际上系统研究动物慢病毒和泡沫病毒的实验室不多,因此从某种意义上说入选本书的论文部分反映了该领域的研究进展。正因如此,某些论文的结论或许是不全面的,也可能是错误的,希望得到学术界同行的指正。
本书包括了先后在南开大学分子病毒学实验室学习和工作过的几十位博士、硕士研究生和十多位教师的劳动成果。我由衷感谢他们,感谢他们为我国慢病毒和泡沫病毒分子生物学研究做出的贡献。我同样由衷感谢与南开长期合作的国内外同行,感谢他们对我们的研究提供的宝贵支持。正是大家的共同努力和付出,才成就了南开的分子病毒学学科。
感谢邵一鸣教授为本书作序,感谢他对南开大学分子病毒学实验室的长期支持。
特别感谢国家自然科学基金委员会,收录到本书的绝大部分论文都是在国家自然科学基金的资助下完成的。正是国家对基础研究的重视,我们才可能长期集中在有限的研究目标,在慢病毒和泡沫病毒领域坚持不懈地探索。
本实验室的梁志滨博士参与了本书的校对工作,南开大学出版社张燕编辑为本书的出版付出了辛勤的劳动,一并表示由衷的感谢!