Стратегии исследования патогенности вируса Зика

В обзоре проведен анализ литературных данных по результатам исследований механизмов патогенеза ZIKV с использованием биомоделей (чувствительных культур клеток и животных). на культурах клеток человеческого и животного происхождения показано, что этот вирус эффективно инфицирует первичные стромальные клетки эндометрия, эмбриональные стволовые клетки, кортикальные и моторные нейроны, астроциты, периферические нейроны и клетки нервного гребня зародыша. культуры клеток простаты, семенников и почек показали высокий уровень нагрузки ZIKV без цитопатических нарушений, что предполагает их участие в персистенции патогена. продуктивная инфекция ZIKV на культурах клеток, полученных от нечеловекообразного примата, свиньи, кролика, хомяка и курицы предполагает, что эти виды животных могут быть важными резервуарами и/или потенциальными лабораторными моделями. у обезьян вида Macaca mulatta (макака-резус) течение болезни, вызванной ZIKV, сходно с таковым у человека, поэтому эти животные представляют собой подходящую модель для изучения патогенеза при врожденной инфекции, а также для доклинической оценки вакцин и антивирусных препаратов во время беременности. в качестве суррогатных моделей для исследования патогенеза ZIKV можно использовать мышей, обычных домашних свиней и гуманизированные куриные эмбрионы. аттенуированный ZIKV, обладающий нейротропностью, недавно стал объектом исследования в новом направлении медицинской вирусологии – в онколитической виротерапии глиобластомы.

1. Armstrong N., Hou W., Tang Q. Biological and historical overview of Zika virus. WorldJ. Virol. 2017; 6(1):1-8. DOI: 10.5501/wjv.v6.i1.1.

2. Sikka V, Chattu V K., Popli R.K., Galwankar S.C., Kelkar D., Sawicki S.G., Stawicki S.P, Papadimos T. J. The Emergence of Zika Virus as a Global Health Security Threat: A Review and a Consensus Statement of the INDUSEM Joint Working Group (JWG). J. Glob. Infect. Dis. 2016, 8(1):3—15. DOI: 10.4103/0974-777X.176140.

3. Bearcroft W.G. Zika virus infection experimentally induced in a human volunteer. Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. 1956; 50(5):442-8. PubMed PMID: 13380987.

4. Lanciotti R.S., Kosoy O.L., Laven J.J., Velez J.O., Lambert A.J., Johnson A.J., Stanfield S.M., Duffy M.R. Genetic and serologic properties of Zika virus associated with an epidemic, Yap State, Micronesia, 2007; Emerg. Infect. Dis. 2008; 14(8):1232—9. DOI: 10.3201/eid1408.080287.

5. Попова А.Ю., Ежлова Е.Б., Демина Ю.В., Топорков А.В., Викторов Д.В., Смелянский В.П., Жуков К.В., Бородай Н.В., Шпак И.М., Куличенко А.Н., Михеев ВН., Малеев В.В., Шипулин А.Г. Лихорадка Зика: состояние проблемы на современном этапе. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 1:5—12. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-1-5-12.

6. Acosta-Reyes J., Navarro E., Herrera M.J., Goenaga E., Ospina M.L., Parra E., Mercado M., Chaparro P., Beltran M., Gunturiz M.L., Pardo L., Valencia C., Huertas S., Rodriguez J., Ruiz G., Valencia D., Haddad L.B., Tinker S.C., Moore C.A., Baquero H. Severe Neurologic Disorders in 2 Fetuses with Zika Virus Infection, Colombia. Emerg. Infect. Dis. 2017; 23(6):982-4. DOI: 10.3201/eid2306.161702.

7. Waggoner J.J., Pinsky B.A. Zika Virus: Diagnostics for an Emerging Pandemic Threat. J. Clin. Microbiol. 2016; 54(4):860-7. DOI: 10.1128/JCM.00279-16.

8. Nicastri E., Castilletti C., Balestra P., Galgani S., Ippolito G. Zika Virus Infection in the Central Nervous System and Female Genital Tract. Emerg. Infect. Dis. 2016; 22(12):2228-30. DOI: 10.3201/eid2212.161280.

9. Allard A., Althouse B.M., Hebert-Dufresne L., Scarpino S.V. The risk of sustained sexual transmission of Zika is underestimated. PLoS Pathog. 2017; 13(9):e1006633. DOI: 10.1371/journal.ppat.1006633.

10. Vorona G.A., Lanni S.M. Fetal Magnetic Resonance Imaging Evaluation of a 21-Week Fetus With Zika Virus Infection. Pediatr. Neurol. 2016; 65:98-9. DOI: 10.1016/j.pediatrneurol.2016.07.014.

11. Sanin-Blair J.E., Gutierrez-Marquez C., Herrera D.A Vossough A. Fetal Magnetic Resonance Imaging Findings in Prenatal Zika Virus Infection. Fetal. Diagn. Ther. 2017; 42(2):153-7. DOI: 10.1159/000454860.

12. Linden V.V., Linden H.V. Junior, Leal M.C., Rolim E.L. Filho, Linden A.V., Aragao M.F.V.V., Brainer-Lima A.M., Cruz D.D.C.S., Ventura L.O., Florencio T.L.T., Cordeiro M.T., Caudas S.D.S. Neto, Ramos R.C. Discordant clinical outcomes of congenital Zika virus infection in twin pregnancies. Arq. Neuropsiquiatr. 2017; 75(6):381-6. DOI: 10.1590/0004-282X20170066.

13. de Araujo T.V., Martelli C.T., de Souza W.V. Zika virus and microcephaly - Authors’ reply. Lancet. Infect. Dis. 2016; 16(12):1332. DOI: 10.1016/S1473-3099(16)30457-1.

14. Schwartzmann P.V., Ramalho L.N., Neder L., Vilar F.C., Ayub-Ferreira S.M., Romeiro M.F., Takayanagui O.M., Dos Santos A.C., Schmidt A., Figueiredo L.T., Arena R., Simoes M.V. Zika Virus Meningoencephalitis in an Immunocompromised Patient. Mayo Clin. Proc. 2017; 92(3):460-6. DOI: 10.10167j.mayocp.2016.12.019.

15. Wijdicks E.F., Klein C.J. Guillain-Barre Syndrome. Mayo Clin. Proc. 2017;92(3):467-479. DOI: 10.1016/j.mayocp.2016.12.002.

16. Edupuganti S., Natrajan M.S., Rouphael N., Lai L., Xu Y, Feldhammer M., Hill C., Patel S.M., Johnson S.J., Bower M., Gorchakov R., Berry R., Murray K.O., Mulligan M.J. Biphasic Zika Illness With Rash and Joint Pain. Open Forum Infect. Dis. 2017; 4(3):ofx133. DOI: 10.1093/ofid/ofx133.

17. Priyamvada L., Quicke K.M., Hudson W.H., Onlamoon N., Sewatanon J., Edupuganti S., Pattanapanyasat K., Chokephaibulkit K., Mulligan M.J., Wilson P.C., Ahmed R., Suthar M.S., Wrammert J. Human antibody responses after dengue virus infection are highly cross-reactive to Zika virus. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2016; 113(28):7852-7. DOI: 10.1073/pnas.1607931113.

18. Lum F.M., Couderc T., Chia B.S., Ong R.Y, Her Z., Chow A., Leo YS., Kam YW., Renia L., Lecuit M., Ng L.F.P. Antibody-mediated enhancement aggravates chikungunya virus infection and disease severity. Sci. Rep. 2018; 8(1):1860. DOI: 10.1038/s41598-018-20305-4.

19. Rastogi M., Sharma N., Singh S.K. Flavivirus NS1: a multifaceted enigmatic viral protein. Virol. J. 2016; 13:131. DOI: 10.1186/s12985-016-0590-7.

20. Chuang Y.C., Lin J., Lin YS., Wang S., Yeh T.M. Dengue Virus Nonstructural Protein 1-Induced Antibodies Cross-React with Human Plasminogen and Enhance Its Activation. J. Immunol. 2016; 196(3):1218-26. DOI: 10.4049/jimmunol.1500057.

21. Xia H., Luo H., Shan C., Muruato A.E., Nunes B.T.D., Medeiros D.B.A., Zou J., Xie X., Giraldo M.I., Vasconcelos P.F.C., Weaver S.C., Wang T., Rajsbaum R., Shi P.Y. An evolutionary NS1 mutation enhances Zika virus evasion of host interferon induction. Nat. Commun. 2018; 9(1):414. DOI: 10.1038/s41467-017-02816-2.

22. Esteves E., Rosa N., Correia M.J., Arrais J.P., Barros M. New Targets for Zika Virus Determined by Human-Viral Interactomic: A Bioinformatics Approach. Biomed Res. Int. 2017; 2017:1734151. DOI: 10.1155/2017/1734151.

23. Lin D., Li L., Xie T., Yin Q., Saksena N., Wu R., Li W., Dai G., Ma J., Zhou X., Chen X. Codon usage variation of Zika virus: the potential roles of NS2B and NS4A in its global pandemic. Virus Res. 2018; 247:71-83. DOI: 10.1016/j.virusres.2018.01.014.

24. Koma T., Veljkovic V, Anderson D.E., Wang L.F., Rossi S.L., Shan C., Shi P.Y’, Beasley D.W., Bukreyeva N., Smith J.N., Hallam S., Huang C., von Messling V, Paessler S. Zika virus infection elicits auto-antibodies to C1q. Sci. Rep. 2018; 8(1):1882. DOI: 10.1038/s41598-018-20185-8.

25. Sheridan M.A., Yunusov D., Balaraman V, Alexenko A.P, Yabe S., Verjovski-Almeida S., Schust D.J., Franz A.W., Sadovsky Y, Ezashi T., Roberts R.M. Vulnerability of primitive human placental trophoblast to Zika virus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017; 114(9):E1587-E1596. DOI: 10.1073/pnas.1616097114.

26. Pagani I., Ghezzi S., Ulisse A., Rubio A., Turrini F., Garavaglia E., Candiani M., Castilletti C., Ippolito G., Poli G., Broccoli V, Panina-Bordignon P., Vicenzi E. Human Endometrial Stromal Cells Are Highly Permissive to Productive Infection by Zika Virus. Sci. Rep. 2017; 7:44286. DOI: 10.1038/srep44286.

27. Lanko K., Eggermont K., Patel A., Kaptein S., Delang L., Verfaillie C.M., Neyts J. Replication of the Zika virus in different iPSC-derived neuronal cells and implications to assess efficacy of antivirals. Antiviral Res. 2017; 145:82-6. DOI: 10.1016/j.antiviral.2017.07.010.

28. Oh Y., Zhang F., Wang Y, Lee E.M., Choi I.Y, Lim H., Mirakhori F., Li R., Huang L., Xu T., Wu H., Li C., Qin C.F., Wen Z., Wu Q.F., Tang H., Xu Z., Jin P., Song H., Ming G.L., Lee G. Zika virus directly infects peripheral neurons and induces cell death. Nat. Neurosci. 2017; 20(91:1209-12. DOI: 10.1038/nn.4612.

29. Cairns D.M., Chwalek K., Moore YE., Kelley M.R., Abbott R.D., Moss S., Kaplan D.L. Expandable and Rapidly Differentiating Human Induced Neural Stem Cell Lines for Multiple Tissue Engineering Applications. Stem Cell Reports. 2016; 7(3):557—570. DOI: 10.1016/j.stemcr.2016.07.017.

30. Chan J.F., Yip C.C., Tsang J.O., Tee K.M., Cai J.P., Chik K.K., Zhu Z., Chan C.C., Choi G.K., Sridhar S., Zhang A.J., Lu G., Chiu K., Lo A.C., Tsao S.W., Kok K.H., Jin D.Y, Chan K.H., Yuen K.Y Differential cell line susceptibility to the emerging Zika virus: implications for disease pathogenesis, non-vector-borne human transmission and animal reservoirs. Emerg. Microbes Infect. 2016; 5:e93. DOI: 10.1038/emi.2016.99.

31. Morrison T.E., Diamond M.S. Animal Models of Zika Virus Infection, Pathogenesis, and Immunity. J. Virol.2017; 91(8): e00009-17. DOI: 10.1128/JVI.00009-17.

32. Newman C.M., Dudley D.M., Aliota M.T., Weiler A.M., Barry G.L., Mohns M.S., Breitbach M.E., Stewart L.M., Buechler C.R., Graham M.E., Post J., Schultz-Darken N., Peterson E., Newton W., Mohr E.L., Capuano S. 3rd, O’Connor D.H., Friedrich T.C. Oropharyngeal mucosal transmission of Zika virus in rhesus ma-caques. Nat. Commun. 2017; 8(1):169. DOI: 10.1038/s41467-017-00246-8.

33. Silveira E.L.V., Rogers K.A., Gumber S., Amancha P., Xiao P., Woollard S.M., Byrareddy S.N., Teixeira M.M., Villinger F. Immune Cell Dynamics in Rhesus Macaques Infected with a Brazilian Strain of Zika Virus. J. Immunol. 2017; 199(3):1003—11. DOI: 10.4049/jimmunol.1700256.

34. Carroll T., Lo M., Lanteri M., Dutra J., Zarbock K., Silveira P., Rourke T., Ma Z.M., Fritts L., O’Connor S., Busch M., Miller C.J. Zika virus preferentially replicates in the female reproductive tract after vaginal inoculation of rhesus macaques. PLoS Pathog. 2017; 13(7):e1006537. DOI: 10.1371/journal.ppat.1006537.

35. Mohr E.L., Block L.N., Newman C.M., Stewart L.M., Koenig M., Semler M., Breitbach M.E., Teixeira L.B.C., Zeng X., Weiler A.M., Barry G.L., Thoong T.H., Wiepz G.J., Dudley D.M., Simmons H.A., Mejia A., Morgan T.K., Salamat M.S., Kohn S., Antony K.M., Aliota M.T., Mohns M.S., Hayes J.M., Schultz-Darken N., Schotzko M.L., Peterson E., Capuano S. 3rd, Osorio J.E., O’Connor S.L., Friedrich T.C., O’Connor D.H., Golos T.G. Ocular and uteroplacental pathology in a macaque pregnancy with con¬genital Zika virus infection. PLoS One. 2018; 13(1):e0190617. DOI: 10.1371/journal.pone.0190617.

36. Mavigner M., Raper J., Kovacs-Balint Z., Gumber S., O’Neal J.T., Bhaumik S.K, Zhang X., Habib J., Mattingly C., McDonald C.E., Avanzato V, Burke M.W., Magnani D.M., Bailey V.K., Watkins D.I., Vanderford T.H., Fair D., Earl E., Feczko E., Styner M., Jean S.M., Cohen J.K., Silvestri G., Johnson R.P., O’Connor D.H., Wrammert J., Suthar M.S., Sanchez M.M., Alvarado M.C., Chahroudi A. Postnatal Zika virus infection is associated with persistent abnormalities in brain structure, function, and behavior in infant macaques. Sci. Transl. Med. 2018; 10(435): eaao6975. DOI: 10.1126/scitranslmed.aao6975.

37. Darbellay J., Lai K., Babiuk S., Berhane Y, Ambagala A., Wheler C., Wilson D., Walker S., Potter A., Gilmour M., Safronetz D., Gerdts V, Karniychuk U. Neonatal pigs are susceptible to experimental Zika virus infection. Emerg. Microbes Infect. 2017; 6(2):e6. DOI: 10.1038/emi.2016.133.

38. Wichgers Schreur P. J., van Keulen L., Anjema D., Kant J., Kortekaas J. Microencephaly in fetal piglets following in utero in-oculation of Zika virus. Emerg. Microbes Infect. 2018; 7(1):42. DOI: 10.1038/s41426-018-0044-y.

39. Winkler C.W., Woods T.A., Rosenke R., Scott D.P., Best S.M., Peterson K.E. Sexual and Vertical Transmission of Zika Virus in anti-interferon receptor-treated Rag1-deficient mice. Sci. Rep. 2017; 7(1):7176. DOI: 10.1038/s41598-017-07099-7.

40. Zukor K., Wang H., Siddharthan V., Julander J.G., Morrey J.D. Zika virus-induced acute myelitis and motor deficits in adult in-terferon afi/y receptor knockout mice. J. Neurovirol. 2018; 24(3):273— 290. DOI: 10.1007/s13365-017-0595-z.

41. Rossi S.L., Tesh R.B., Azar S.R., Muruato A.E., Hanley K.A., Auguste A.J., Langsjoen R.M., Paessler S Vasilakis N., Weaver S.C. Characterization of a Novel Murine Model to Study Zika Virus. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2016; 94(6):1362-9. DOI: 10.4269/ajtmh.16-0111.

42. Dowall S.D., Graham V.A, Rayner E., Hunter L., Atkinson B., Pearson G., Dennis M., Hewson R. Lineage-dependent differences in the disease progression of Zika virus infection in type-I interferon receptor knockout (A129) mice. PLoS Negl. Trop. Dis. 2017; 11(7):e0005704. DOI: 10.1371/iournal.nntd.0005704.

43. Secundino N.F.C., Chaves B.A., Orfano A.S., Silveira K. R.D., Rodrigues N.B., Campolina T.B., Nacif-Pimenta R., Villegas L.E.M., Silva B.M., Lacerda M.V.G., Norris D.E., Pimenta P.F.P. Zika virus transmission to mouse ear by mosquito bite: a laboratory model that replicates the natural transmission process. Parasit. Vectors. 2017; 10(1):346. DOI: 10.1186/s13071-017-2286-2.

44. Uraki R., Hwang J., Jurado K.A., Householder S., Yockey L.J., Hastings A.K., Homer R.J., Iwasaki A., Fikrig E. Zika virus causes testicular atrophy. Sci. Adv. 2017; 3(2):e1602899. DOI: 10.1126/sciadv.1602899.

45. Sheng Z.Y, Gao N., Wang Z.Y., Cui X.Y, Zhou D.S., Fan D.Y, Chen H., Wang P.G., An J. Sertoli Cells Are Susceptible to ZIKV Infection in Mouse Testis. Front. Cell Infect. Microbiol. 2017; 7:272. DOI: 10.3389/fcimb.2017.00272.

46. Shi Y, Li S., Wu Q., Sun L., Zhang J., Pan N., Wang Q., Bi Y, An J., Lu X., Gao G.F., Wang X. Vertical Transmission of the Zika Virus Causes Neurological Disorders in Mouse Offspring. Sci. Rep. 2018; 8611:3541. DOI: 10.1038/s41598-018-21894-w.

47. Miller L.J., Nasar F., Schellhase C.W., Norris S.L., Kimmel A.E., Valdez S.M., Wollen-Roberts S.E., Shamblin J.D., Sprague T.R., Lugo-Roman L.A., Jarman R.G., Yoon I.K., Alera M.T., Bavari S., Pitt M.L.M., Haddow A.D. Zika Virus Infection in Syrian Golden Hamsters and Strain 13 Guinea Pigs. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2018; 98(3):864-7. DOI: 10.4269/ajtmh.17-0686.

48. Goodfellow F.T., Tesla B., Simchick G., Zhao Q., Hodge T., Brindley M.A, Stice S.L. Zika Virus Induced Mortality and Microcephaly in Chicken Embryos. Stem Cells Dev. 2016; 25(22):1691-7. DOI: 10.1089/scd.2016.0231.

49. Cairns D.M., Boorgu D.S.S.K., Levin M., Kaplan D.L. Niclosamide rescues microcephaly in a humanized in vivo model of Zika infection using human induced neural stem cells. Biol. Open. 2018; 7(1): bio031807. DOI: 10.1242/bio.031807.

50. Chen Q., Wu J., Ye Q., Ma F., Zhu Q., Wu Y, Shan C., Xie X., Li D., Zhan X., Li C., Li X.F., Qin X., Zhao T., Wu H., Shi P.Y., Man J., Qin C.F. Treatment of Human Glioblastoma with a Live Attenuated Zika Virus Vaccine Candidate. MBio. 2018; 9(5):e01683— 18. DOI: 10.1128/mBio.01683-18.