類鐸受體第三型相關基因缺失在兒童腸病毒腦炎重症感染中的角色

腸病毒感染的臨床症狀差異非常大，從無症狀或會自然痊癒的手足口症，到致命的腦炎或是心 肌炎。腸病毒71型為一種A型腸病毒，會在大部分感染小孩身上引發手足口症。腸病毒71 型是一個公眾衛生威脅並流行在台灣與數個亞洲國家。此外在少部分感染的小孩身上，腸病毒 的腦部感染與神經學上的病變會導致病人死亡或是神經學上的後遺症。為什麼腸病毒感染的病 人會出現如此大差異的臨床表現的分子機制仍然未明。腸病毒71引發神經的傷害機制仍然不 清楚，因為非常難取得人類的中樞神經系統細胞作相關研究。類鐸受體第三型是一個雙股核糖核酸的感受器，表現在部分血球細胞與大部分非血球細胞，包 括中樞神經系統的神經與膠細胞。類鐸受體第三型可以偵測病毒入侵，並經由IRF3訊息傳導 引發抗病毒干擾素與抗病毒基因的表現來對抗病毒。人類類鐸受體第三型相關基因缺失被發現 與單純皰疹病毒-1感染引發的重症腦炎有關。在2012年，哈佛大學Notarangelo教授與其他實 驗室合作利用誘導性多功能幹細胞，利用人類類鐸受體第三型基因缺失與類鐸受體第三型相關 基因缺失(UNC-93B deficiency)的中樞神經系統細胞來研究單純皰疹病毒-1感染，之前這些細 胞無法從病人身上取得。他們發現人類類鐸受體第三型基因缺失的神經細胞與寡突細胞對單純 皰疹病毒-1有易感性。人類類鐸受體第三型可經由曱/乙型干擾素在中樞神經系統細胞，尤其 是神經與寡突細胞，誘發細胞内在抗單純皰疹病毒-1免疫力；因此人類類鐸受體第三型缺失會 影響中樞神經的免疫機制，而導致單純皰疹病毒-1腦炎。這是一個原理性證明研究，說明利用 人類基因缺失的誘導性多功能幹細胞，可以用來研究尤其是病毒在内的感染性疾病。我們假設類鐸受體第三型訊息傳導對於中樞神經系統對抗病毒，不僅是單純皰疹病毒，感染非 常重要，而腸病毒71型的中樞神經系統感染可能是因類鐸受體第三型相關的基因缺失。我們 初步的研究結果中，我們在三個腸病毒71型神經感染重症病童上找到類鐸受體第三型的基因 缺失，而這三個病人的突變都會造成基因功能損失。一個病人的纖維母細胞的類鐸受體第三型 反應受到影響，而且對於腸病毒71型與單純皰疹病毒-1有易感性。另外，我們在另一個病人 身上找到一個新的IRF3變異(R91C)。此計畫書中，我們的目標是驗證我們發現的類鐸受體第三型突變與IRF3變異是導致腸病 毒71型中樞神經系統感染的致病原因。藉由與Notarangelo教授合作，我們計畫利用誘導 性多功能幹細胞來研究人類中柩神經系統細胞中類鐸受體第三型抗腸病毒71型感染的角色。我們計畫完成幾個成果：目標一：了解W769X與E221K突變對於人類類鐸受體第三型功能的影響目標二：驗證IRF3變異R91C是否腸病毒71型中樞神經系統感染的致病基因目標三：利用誘導性多功能幹細胞誘發的中樞神經細胞研人類類鐸受體第三型在腸病毒感染的角色我們的研究將是第一次能說明，腸病毒重症感染可能是因為病人基因缺失所造成的。而且人類類鐸受體第三型在中樞神經系統，除了抗單純皰疹病毒-1感染外，也對抗腸病毒71型 感染非常重要。此外，我們在這計畫中得到基因缺失誘導性多功能幹細胞來研究人類抗腸病毒 71型的免疫機制，這套系統也可能拿來研究其他病毒感染。我們的發現將擴展類鐸受體第三型 抗病毒功能與人類抗腸病毒感染的視野。我們建立的觀念與實驗模式，不僅限於研究腸病毒感 染，也可用來協助台灣生物醫學界研究其他免疫與感染相關的疾病。

系統編號:PC10408-1516
原計畫編號:MOST104-2320-B182-031