逆转录病毒
是一类单链包膜RNA病毒,所有逆转录病毒都编码一种特定的逆转录酶,逆转录酶可将遗传信息从RNA逆转录成DNA,逆转录病毒复制将DNA整合到宿主细胞基因组中,并可以建立终身持续感染,这种感染可能是活跃的或潜伏的,非致病性的或高致病性的。
非人灵长类实验动物(NHP)在药物临床前安全性评价研究中扮演了重要角色,尤其是在生物制药和免疫调节疗法的评估中。但NHP是至少六种外源性逆转录病毒的天然宿主,如果实验动物携带这些病毒,将会成为重要的混淆变量,严重影响动物的适用性。
这些外源性逆转录病毒包括:
猴逆转录D型病毒(Simiantype D retrovirus,SRV)
猴T淋巴细胞病毒(SimianT-lymphotropic virus,STLV)
长臂猿白血病病毒(Gibbon-apeleukemia virus,GaLV)
猴肉瘤病毒(SimianSarcoma virus,SSV)
猴免疫缺陷病毒(SimianImmunodeficiency Virus,SIV)
猴泡沫病毒(Simianfoamy virus ,SFV)
其中常用实验猴(食蟹猴,恒河猴)中有较高感染率的为STLV,SRV和SFV。
01
得益于我国实验猴养殖单位对动物质量的持续关注和投入,商品猴群中的STLV阳性率通常低于2%。绝大多数STLV感染时无症状的,只有少数动物会出现T细胞淋巴瘤等疾病,且通常出现于长期感染的动物身上。但感染STLV的动物免疫功能会发生变化,相关细胞因子和免疫应答条件在免疫毒理学或其他相关研究中会成为潜在的重要混杂变量。
02
而SRV病毒要复杂一些,目前,依据中和抗体型别和分子生物学基因组序列,可将SRV分为SRV1-8,八种不同型,其中可感染食蟹猴和/或恒河猴的有SRV1、2、3、4、5及8六种。SRV感染导致的临床症状是多样的,从非致病性到高致病性都有,可能和所感染的病毒株型、动物种类、环境、实验等因素相关。例如,猴获得性免疫缺陷综合征通常是由SRV1、2、3感染所致,且严重的猴获得性免疫缺陷综合征更容易发生在恒河猴身上。
整体而言,SRV感染的临床表现可归纳为以下几种情况:
(1)表现为临床疾病,如获得性免疫缺陷综合征、腹泻、脾肿大、淋巴结病变、体重下降、贫血等等。病毒在动物体内持续存在,动物可能产生抗体,也可能无抗体产生。
(2)动物被感染后从疾病状态进入复原状态,并有抗体的产生。但病毒仍可短暂性地存在于动物体内。
(3)病毒在动物体内进入潜伏期,但有可能复发。病毒可间断地被检测到。
(4)动物无任何临床疾病,属于健康的带病毒者。但病毒仍在动物体内持续存在,并释放病毒颗粒至血液或体液中。动物对病毒可能产生抗体也可能没有抗体的产生。
在部分动物群体中,由于对外来动物引进控制严格,完全没有SRV感染,而也有动物群体中因为频繁的动物流动导致出现较高的阳性率。据第三方检测实验室的数据,国内及东南亚地区不同群体的SRV从0-50%不等。
03
SFV在各类猴群中都有很高的感染率(通常>90%),虽然感染的动物没有产生明显病变且尚未显示出对研究数据的影响,但已证实会在猴原代细胞培养中导致细胞迅速死亡。
亚洲猕猴不是SIV的天然宿主,本文不作深入讨论。
下表总结了常用实验猴中可能会出现的逆转录病毒的主要特征以及生物医学研究中常用的灵长类相关疾病:
在免疫毒理学的背景下,研究目标是评估药物或生物制剂对免疫系统的影响,而逆转录病毒对NHP实验动物有免疫调节作用,因而使用感染逆转录病毒的非人灵长类动物可能会引入大量混杂效应。动物感染逆转录病毒后多处于潜伏或亚临床状态,但研究相关程序和操作可能导致病毒重新激活或出现显性疾病。
不利影响包括:由于发病率和死亡率的增加导致实验动物数量的减少、临床异常、组织学病变、生理参数的改变和生物标志物水平的改变等。故而使用携带这些逆转录病毒的动物开展实验所获得的数据有效性会受到监管机构的质疑。
实验研究中所使用的药物对动物免疫系统的毒性作用常表现为:淋巴器官重量或组织学改变、淋巴组织、外周白细胞或骨髓细胞性质的改变、细胞功能受损以及对感染性病原体或肿瘤的易感性增加。而实验猴感染逆转录病毒也可能引起类似的效应,要区分这种改变是药物相关效应还是病毒相关效应几乎不可能做到。
下表总结了药物相关免疫效应与特异性逆转录病毒感染相关免疫效应的潜在重叠。
由于各种原因,大多数因为逆转录病毒感染而影响研究的案例都没有公开发表,但也不是无迹可寻。2000年,M.A.Schroder等人发表文章,披露美国中西部一个医药公司的两项研究中,均因为动物感染SRV病毒而导致药物安全评价的实验数据出现问题,在找到原因后,该公司经过慎重讨论启动了清除计划,在16个月的时间内通过血清学、PCR等方法对设施内的食蟹猴、恒河猴等进行了8次SRV检测,一经确认为阳性就把该动物移出;同时,对新采购的实验猴,要求来源于无SRV感染种群。经过此番严格筛查和管理,此后2.5年中,该设施未再出现SRV检测阳性记录。
此外,根据NicholasW.Lerche的叙述,在1996年至2002年期间,至少有7项利用恒河猴或食蟹猴进行的研究受到了SRV感染。这些研究包括药物安全性评价、疫苗开发、基因治疗和药物成瘾模型开发的研究(未发表)。在所有这些病例中,都没有对受试动物进行逆转录病毒感染的筛查。在所有病例中,均使用存档样本回顾性地确认了动物存在SRV感染。这些研究的负面影响包括外部审查小组或监管机构审查时对数据有效性提出质疑,以及与项目延迟和动物替代相关的成本增加。在至少四项研究中,数据被认为是不可补救的,因此付出了重大代价重新进行实验。
现状与责任
为预防类似事件再次发生,目前利用猕猴的大多数灵长类研究设施都要求进行STLV、SRV和SIV筛查,我国也将这几项病毒列入国标,作为SPF实验猴的必须排除项目,不论是我国还是国际上,绝大多数灵长类动物供应商现在都对逆转录病毒进行筛查。
近期,虽然实验猴供应紧张,但我们作为实验动物从业人员必须要充分认识到,实验猴逆转录病毒感染对动物健康、实验研究的影响是深刻的,应坚持对动物质量的监控、验证,以保持研究数据的可靠性和动物福利水平。
参考文献:
1.Lerche,Nicholas W . Simian retroviruses: infection and disease--implicationsfor immunotoxicology research in primates.[J]. Journal ofImmunotoxicology, 2010, 7(2):93.
2. SchroderM A , Fisk S K , Lerche N W . Eradication of simian retrovirus type Dfrom a colony of cynomolgus, rhesus, and stump-tailed macaques byusing serial testing and removal.[J]. Contemporary Topics inLaboratory Animal ence, 2000, 39(4):16.
3.田克恭等《实验动物疫病学》中国农业出版社,2015
4. RongR , Yang L , Xie C , et al. A novel simian retrovirus subtypediscovered in cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis)[J]. Journal ofGeneral Virology, 2016, 97(11):3017.
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