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为探究冠状病毒缺陷病毒基因组（DVGs）的作用，研究人员开展相关研究，发现其可调控病毒复制，或成抗病毒新靶点。
冠状病毒，这个在全球范围内引发轩然大波的 “小魔头”，自新冠疫情爆发以来，一直是科学界关注的焦点。它属于冠状病毒科（Coronaviridae）、巢病毒目（Nidovirales），拥有已知最大的病毒 RNA 基因组，约 30kb。它不仅能引发人类的严重疾病，如 COVID-19，还会给动物带来诸多麻烦，造成广泛且代价高昂的疫情。
在冠状病毒感染细胞的过程中，除了基因组 RNA 和亚基因组 mRNA（sgmRNAs），还会产生一类特殊的 “副产品”—— 缺陷病毒基因组（DVGs）。DVGs 是由亲代病毒基因组衍生而来的，在大多数 RNA 病毒中都能被发现。它们就像是病毒世界里的 “特殊士兵”，结构多样，有的发生了突变，有的被截断，还有的出现了重排。这些特殊结构让它们具备了一些独特的 “技能”，比如能诱导干扰素（IFN）和干扰素刺激基因（ISGs）的表达，进而影响病毒与宿主细胞之间的 “战争局势”。
然而，目前关于冠状病毒 DVGs 在感染过程中对病毒和宿主细胞的影响机制，还存在许多未解之谜。比如，不同结构的 DVGs 到底是如何在 RNA、蛋白质或两者层面影响 IFNβ 和 ISG15 mRNA 的合成的？它们对冠状病毒复制的影响又有何差异？这些问题就像一团团迷雾，笼罩着科研人员探索的道路。为了拨开这团迷雾，来自国立中兴大学兽医学院兽医病理生物学研究所等机构的 Hsuan-Wei Hsu、Li-Kang Chang 等研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Virology Journal》上。
研究人员在这项研究中主要运用了以下几种关键技术方法：首先是构建和转录 DVGs，他们根据之前鉴定出的牛冠状病毒（BCoV）的自然发生 DVGs，通过 RT-PCR 和纳米孔直接 RNA 测序进行构建，并在体外转录成 RNA 转录本；其次是转染实验，将转录后的 DVGs 转染到 HEK-293T 细胞中，观察后续变化；然后利用 Western blot 检测 DVG 编码的蛋白质；使用 RT-qPCR 对 DVGs、BCoV 基因组 RNA 以及 IFNβ 和 ISG15 的细胞 mRNA 进行定量；最后通过血凝（HA）试验检测病毒滴度 。
下面来看看具体的研究结果：
- DVG 2.2 对 IFNβ 和 ISG15 mRNA 合成的影响：研究人员选择了之前在 BCoV 感染细胞中鉴定出的 DVG 2.2 进行研究。为了弄清楚它诱导干扰素信号是在 RNA 层面、蛋白质层面还是两者兼而有之，研究人员构建了带有终止密码子的 ΔDVG 2.2。实验结果显示，DVG 2.2 在 RNA（ΔDVG 2.2）和 RNA 与蛋白质结合层面（DVG 2.2）都能诱导干扰素信号通路。而且，DVG 2.2 表达的蛋白质对干扰素信号的诱导可能有正向作用。
- DVG 2.2 对冠状病毒复制的影响：当研究人员先将 DVG 2.2 转染到 HEK-293T 细胞，再感染 BCoV 时，发现 BCoV 的 RNA 合成和病毒滴度都受到了抑制，并且这种抑制作用与 IFNβ 和 ISG15 mRNA 水平的增加有关。但当细胞先感染 BCoV，再转染 DVG 2.2 时，结果就不一样了。在感染 3 小时后转染 DVG 2.2，BCoV RNA 合成略有增加；而在感染 5 小时和 8 小时后转染，BCoV RNA 合成则被抑制。这表明 DVG 2.2 对冠状病毒复制的影响会因感染条件的不同而改变。
- DVG 5.1 对 IFNβ 和 ISG15 mRNA 合成的影响：DVG 5.1 也是一种 BCoV 衍生的 DVG，它的基因组结构与 DVG 2.2 不同。研究人员同样构建了 ΔDVG 5.1 来探究它的作用。结果发现，DVG 5.1 在 RNA 层面和 RNA 与蛋白质结合层面都能诱导干扰素信号，但与 DVG 2.2 不同的是，DVG 5.1 编码的蛋白质对干扰素信号的诱导可能有负向作用。
- DVG 5.1 对冠状病毒复制效率的影响：和 DVG 2.2 类似，DVG 5.1 也能抑制冠状病毒 RNA 合成，且这种抑制作用与干扰素信号水平相关。当细胞先感染 BCoV，再转染 DVG 5.1 时，在感染 3 小时和 5 小时后转染，BCoV RNA 合成和病毒滴度被抑制；但在感染 8 小时后转染，BCoV RNA 合成略有增加，不过病毒滴度仍下降。这再次说明 DVG 5.1 对冠状病毒复制的影响会因感染条件而异。
- 不同 DVG 物种对 IFNβ 和 ISG15 mRNA 合成及冠状病毒复制的影响：研究人员挑选并构建了一系列不同的 DVGs 进行研究。结果发现，这些 DVGs 都能诱导 IFNβ 和 ISG15 mRNA 的合成，且都能影响冠状病毒的复制，包括 RNA 合成和病毒滴度，至少部分是通过诱导干扰素信号实现的，但诱导干扰素信号的强度和冠状病毒 RNA 合成效率之间的关系并不紧密。
- 不同 DVG 物种在不同感染条件下对冠状病毒复制的抑制作用：研究人员发现，当细胞先感染 BCoV，再转染不同的 DVGs 时，不同的 DVG 物种对 BCoV 复制的影响各不相同。有些 DVGs 没有抑制作用，而有些则在不同的感染时间点表现出抑制作用。而且，IFNβ 和 ISG15 mRNA 的合成水平与 BCoV RNA 合成效率并不总是相关。
- 冠状病毒 DVGs 对冠状病毒复制的集体影响：研究人员将多种 DVGs 混合转染到感染 BCoV 的细胞中，发现它们对冠状病毒复制仍有抑制作用，不过这种抑制作用与 IFNβ 和 ISG15 mRNA 的水平无关。
研究结论和讨论部分指出，冠状病毒 DVGs 可以通过干扰素信号通路至少部分地调节冠状病毒 RNA 的合成。不同的 DVGs 在 RNA、蛋白质或两者层面，单独或集体地对干扰素信号和冠状病毒复制产生不同影响。这种调节作用可能有助于冠状病毒在宿主体内的生存和致病。此外，由于 DVGs 能够诱导先天免疫并抑制冠状病毒复制，感染细胞中的 DVG 群体有望成为识别抗病毒药物的潜在资源，本研究使用的实验系统也可作为筛选抗病毒药物的平台。
不过，这项研究也存在一些局限性。例如，实验是在 HEK-293T 细胞中进行的，并非在 BCoV 的生理相关环境中，这可能与实际情况存在一定差异。但总体而言，该研究为深入理解冠状病毒与宿主细胞的相互作用机制提供了重要线索，也为开发新型抗病毒策略开辟了新的方向。未来，科研人员有望基于这些发现，进一步探索如何利用 DVGs 的特性来对抗冠状病毒感染，为人类和动物的健康保驾护航。
