研究團隊另辟蹊徑追蹤病毒逃逸“新伎倆” 為抗病毒藥物研發提供新思路

“以前研究病毒的攻擊，關注細胞‘變多’了什么，這次我們反其道行之，從‘變少’入手研究。”12月16日，中國工程院院士、南開大學校長曹雪濤告訴科技日報記者，研究團隊另辟蹊徑，追蹤到了病毒逃逸的“新伎倆”，為抗病毒藥物的研發提供了新思路。

當日，國際期刊《免疫》(Immunity)刊發曹雪濤院士團隊最新研究成果《降低宿主lncRNA-GM的表達，病毒通過谷胱甘肽化抑制激酶活性實現逃逸》。

簡言之，這是一個病毒版的《勝利大逃亡》故事——

病毒入侵，觸響了天然免疫“警戒線”，免疫細胞開始招募“免疫系統”的干擾素對病毒實施封堵查殺。

病毒卻溜到“代謝系統”里，切斷宿主細胞“警報鏈”，讓天然免疫系統里的干擾素無法形成，無力出發“送信”激發免疫殺傷效應。

那么，病毒在細胞里的“密謀”，我國科學家又是如何完成探知并驗證，而且獲得國際期刊的認可呢?

病毒的掩蔽逃跑發生在哪里?

答：被病毒攻擊后的巨噬細胞中。

巨噬細胞是一種位于組織內的白血球，它不僅對細胞殘片及病原體進行吞噬，還能激活淋巴細胞或其他免疫細胞，令其對病原體作出反應。

巨噬細胞扮演著一個“前哨”的角色，與侵入性病原對抗、傳遞情報都是它的工作。

“病毒感染機體，很少會進入到T細胞等免疫細胞中，卻會進入到包括巨噬細胞在內的天然免疫細胞中，引發免疫應答反應。”曹雪濤解釋，這個是團隊持續關注和研究的領域。

此前，按照定勢思維，研究方向大多關注被病毒攻擊之后，細胞“亮家伙”的情況。“因為細胞肯定在‘反抗’，會合成、釋放一些成分，它們變多了或者說濃度變高了，再做進一步研究。”曹雪濤說，但往往從“敵人的角度思考問題”能獲得意想不到的信息。

此次團隊逆向思維，尋找細胞內哪些東西“偃旗息鼓”，變少了。這意味著病毒搞了小動作，最不希望遇到它。

研究團隊通過測序檢測了多種病毒感染后巨噬細胞中表達下調的長鏈非編碼RNA(一種細胞中的轉錄產物)，對其中下調最顯著的10個進行過表達功能篩選，鑒定到其中一個能夠顯著促進干擾素的產生并抑制病毒復制，團隊將其命名為lncRNA-GM。

進一步的研究發現，不僅水皰性口炎病毒等RNA病毒，而且單純皰疹病毒等DNA病毒、李斯特菌等也都能抑制lncRNA-GM的表達。

病毒為什么最先找lncRNA-GM下手?

lncRNA-GM是一種不編碼蛋白質的RNA，也就是沒有具體的蛋白質產物，病毒為什么“懼怕”它呢?

答：所謂“山中無老虎，猴子稱大王”。lncRNA-GM的消失會給機體帶來意想不到的脆弱。

團隊利用基因編輯技術敲除了這段基因，產生了lncRNA-GM缺陷的小鼠，發現這種小鼠在體重、生理、行為方面都很正常，但在受到病原體攻擊時一切變得不一樣了。

病毒感染18小時后，缺陷小鼠的病毒載量顯著升高，多個器官出現了更嚴重的病理情況，出現了大量炎癥細胞浸潤和更多肺組織損傷的現象。進一步的檢測發現，缺陷小鼠血清中產生的干擾素(IFN-b、IFN-a等)非常少。

“這個小鼠給了人們一個直觀的感受，雖然一些RNA分子并不編碼蛋白質、不影響生長發育，卻在免疫系統中起到舉足輕重的作用。”曹雪濤說，體內試驗表明，非編碼RNA分子的缺失確實讓感染惡化。

從機理上來講，當天然免疫細胞識別了病毒的核酸等產物時，能夠通過天然免疫受體和多種接頭蛋白激活下游的信號轉導分子TBK1激酶，進而誘導I型干擾素的表達。而這一條“情報鏈”因為某種與lncRNA-GM關聯的事件被“攔住了”。

一個不編碼蛋白的RNA究竟如何攔阻了“警報鏈”?

答：想知道一個不編碼蛋白的RNA做了什么，需要設計“探針”把它拉下來看看。

一個被稱為CHIRP的試驗，用特別設計的探針能夠把特定的RNA“釣出來”，并且可以同時把所有和它牽連的、相互作用的蛋白質一起“釣”出來。

“我們釣到了很多分子，但TBK1這個分子一下子很‘亮眼’，因為它是天然免疫里面非常重要的一個激酶，它對干擾素的產生是至關重要的。”曹雪濤回憶，這個激酶的發現，有機地把“lncRNA-GM”和“干擾素”銜接起來，給出了一塊病毒逃逸的路徑“拼圖”。

激酶TBK1給了解題的下一步線索。團隊繼續分析了這個激酶蛋白的翻譯后修飾。

“對于已知的翻譯后修飾我們就不太感興趣了，我們發現了谷胱甘肽話是一種新的修飾，現在報道的比較少，我們對此進行了研究。”曹雪濤說，同時開展的代謝組學的指標分析，又給團隊提供了另一塊病毒逃逸的路徑“拼圖”。

通過代謝組學指標的分析，發現巨噬細胞的谷氨酸代謝發生了很大的改變。團隊利用谷胱甘肽化的類似物對巨噬細胞進行預處理，發現確實會增加病毒的復制。

據此，整個病毒逃逸的“地圖”拼接完畢。病毒感染下調lncRNA-GM的表達，會造成TBK1的S-谷胱甘肽化修飾水平的升高，從而抑制了抗病毒干擾素的產生，有助于病毒實現免疫逃逸。

作者供圖

研究結果為lncRNA調控抗病毒天然免疫應答提出了一種新的作用機制，并提出了通過干預天然免疫細胞中信號轉導分子的S-谷胱甘肽化修飾可以調控抗病毒天然免疫功能。這為解釋病毒與機體天然免疫相互作用機制提出了新的見解，也為抗病毒藥物的研發提供了新的思路。

這些數據提供了谷胱甘肽如何促進病毒存活和免疫逃逸的機制性見解。

可能是機體的一種免疫平衡機制，卻被病毒利用?

答：免疫過強和免疫不夠都會誘發疾病。最具代表性的系統性紅斑狼瘡由于免疫過強產生，因此，機體的免疫系統是一個互相牽制的平衡體系。

在該論文的討論部分，作者寫道：有資料顯示，系統性紅斑狼瘡患者與健康人相比，單核細胞中谷胱甘肽化相關酶的表達會減少，這表明該類酶不足可能會增強TBK1激酶的信號和IFN-I干擾素的分泌過多，并導致系統性紅斑狼瘡患者的發病率和病理學改變。

另一方面谷胱甘肽化相關酶的高表達與對甲型流感和呼吸道合胞病毒感染的易感性增加相關，表明其可能在抗病毒免疫的負調節中發揮重要作用。

“這些發現提示我們天然免疫細胞或許可以通過重編程的方式進行不同方向的干預。”曹雪濤說，或將開啟免疫系統相關疾病的更多的干預方案。(張佳星)