-追踪病毒逃逸“新伎俩”,为抗病毒药物研发提供新思路
来源:科技日报
作者:张佳星
发布时间:2020-12-17
浏览次数:687
-追踪病毒逃逸“新伎俩”,为抗病毒药物研发提供新思路

“以前研究病毒的攻击,关注细胞‘变多’了什么,这次我们反其道行之,从‘变少’入手研究。”12月16日,中国工程院院士、南开大学校长曹雪涛告诉科技日报记者,研究团队另辟蹊径,追踪到了病毒逃逸的“新伎俩”,为抗病毒药物的研发提供了新思路。

当日,国际期刊《免疫》(Immunity)刊发曹雪涛院士团队最新研究成果《降低宿主lncRNA-GM的表达,病毒通过谷胱甘肽化抑制激酶活性实现逃逸》。

简言之,这是一个病毒版的《胜利大逃亡》故事——

病毒入侵,触响了天然免疫“警戒线”,免疫细胞开始招募“免疫系统”的干扰素对病毒实施封堵查杀。

病毒却溜到“代谢系统”里,切断宿主细胞“警报链”,让天然免疫系统里的干扰素无法形成,无力出发“送信”激发免疫杀伤效应。

那么,病毒在细胞里的“密谋”,我国科学家又是如何完成探知并验证,而且获得国际期刊的认可呢?

病毒的掩蔽逃跑发生在哪里?

答:被病毒攻击后的巨噬细胞中。

巨噬细胞是一种位于组织内的白血球,它不仅对细胞残片及病原体进行吞噬,还能激活淋巴细胞或其他免疫细胞,令其对病原体作出反应。

巨噬细胞扮演着一个“前哨”的角色,与侵入性病原对抗、传递情报都是它的工作。

“病毒感染机体,很少会进入到T细胞等免疫细胞中,却会进入到包括巨噬细胞在内的天然免疫细胞中,引发免疫应答反应。”曹雪涛解释,这个是团队持续关注和研究的领域。

此前,按照定势思维,研究方向大多关注被病毒攻击之后,细胞“亮家伙”的情况。“因为细胞肯定在‘反抗’,会合成、释放一些成分,它们变多了或者说浓度变高了,再做进一步研究。”曹雪涛说,但往往从“敌人的角度思考问题”能获得意想不到的信息。

此次团队逆向思维,寻找细胞内哪些东西“偃旗息鼓”,变少了。这意味着病毒搞了小动作,最不希望遇到它。

研究团队通过测序检测了多种病毒感染后巨噬细胞中表达下调的长链非编码RNA(一种细胞中的转录产物),对其中下调最显著的10个进行过表达功能筛选,鉴定到其中一个能够显著促进干扰素的产生并抑制病毒复制,团队将其命名为lncRNA-GM。

进一步的研究发现,不仅水疱性口炎病毒等RNA病毒,而且单纯疱疹病毒等DNA病毒、李斯特菌等也都能抑制lncRNA-GM的表达。

病毒为什么最先找lncRNA-GM下手?

lncRNA-GM是一种不编码蛋白质的RNA,也就是没有具体的蛋白质产物,病毒为什么“惧怕”它呢?

答:所谓“山中无老虎,猴子称大王”。lncRNA-GM的消失会给机体带来意想不到的脆弱。

团队利用基因编辑技术敲除了这段基因,产生了lncRNA-GM缺陷的小鼠,发现这种小鼠在体重、生理、行为方面都很正常,但在受到病原体攻击时一切变得不一样了。

病毒感染18小时后,缺陷小鼠的病毒载量显著升高,多个器官出现了更严重的病理情况,出现了大量炎症细胞浸润和更多肺组织损伤的现象。进一步的检测发现,缺陷小鼠血清中产生的干扰素(IFN-b、IFN-a等)非常少。

“这个小鼠给了人们一个直观的感受,虽然一些RNA分子并不编码蛋白质、不影响生长发育,却在免疫系统中起到举足轻重的作用。”曹雪涛说,体内试验表明,非编码RNA分子的缺失确实让感染恶化。

从机理上来讲,当天然免疫细胞识别了病毒的核酸等产物时,能够通过天然免疫受体和多种接头蛋白激活下游的信号转导分子TBK1激酶,进而诱导I型干扰素的表达。而这一条“情报链”因为某种与lncRNA-GM关联的事件被“拦住了”。

一个不编码蛋白的RNA究竟如何拦阻了“警报链”?

答:想知道一个不编码蛋白的RNA做了什么,需要设计“探针”把它拉下来看看。

一个被称为CHIRP的试验,用特别设计的探针能够把特定的RNA“钓出来”,并且可以同时把所有和它牵连的、相互作用的蛋白质一起“钓”出来。

“我们钓到了很多分子,但TBK1这个分子一下子很‘亮眼’,因为它是天然免疫里面非常重要的一个激酶,它对干扰素的产生是至关重要的。”曹雪涛回忆,这个激酶的发现,有机地把“lncRNA-GM”和“干扰素”衔接起来,给出了一块病毒逃逸的路径“拼图”。

激酶TBK1给了解题的下一步线索。团队继续分析了这个激酶蛋白的翻译后修饰。

“对于已知的翻译后修饰我们就不太感兴趣了,我们发现了谷胱甘肽话是一种新的修饰,现在报道的比较少,我们对此进行了研究。”曹雪涛说,同时开展的代谢组学的指标分析,又给团队提供了另一块病毒逃逸的路径“拼图”。

通过代谢组学指标的分析,发现巨噬细胞的谷氨酸代谢发生了很大的改变。团队利用谷胱甘肽化的类似物对巨噬细胞进行预处理,发现确实会增加病毒的复制。

据此,整个病毒逃逸的“地图”拼接完毕。病毒感染下调lncRNA-GM的表达,会造成TBK1的S-谷胱甘肽化修饰水平的升高,从而抑制了抗病毒干扰素的产生,有助于病毒实现免疫逃逸。

研究结果为lncRNA调控抗病毒天然免疫应答提出了一种新的作用机制,并提出了通过干预天然免疫细胞中信号转导分子的S-谷胱甘肽化修饰可以调控抗病毒天然免疫功能。这为解释病毒与机体天然免疫相互作用机制提出了新的见解,也为抗病毒药物的研发提供了新的思路。

这些数据提供了谷胱甘肽如何促进病毒存活和免疫逃逸的机制性见解。

可能是机体的一种免疫平衡机制,却被病毒利用?

答:免疫过强和免疫不够都会诱发疾病。最具代表性的系统性红斑狼疮由于免疫过强产生,因此,机体的免疫系统是一个互相牵制的平衡体系。

在该论文的讨论部分,作者写道:有资料显示,系统性红斑狼疮患者与健康人相比,单核细胞中谷胱甘肽化相关酶的表达会减少,这表明该类酶不足可能会增强TBK1激酶的信号和IFN-I干扰素的分泌过多,并导致系统性红斑狼疮患者的发病率和病理学改变。

另一方面谷胱甘肽化相关酶的高表达与对甲型流感和呼吸道合胞病毒感染的易感性增加相关,表明其可能在抗病毒免疫的负调节中发挥重要作用。

“这些发现提示我们天然免疫细胞或许可以通过重编程的方式进行不同方向的干预。”曹雪涛说,或将开启免疫系统相关疾病的更多的干预方案。




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