揭秘 HAVCR1： Zika 病毒母婴传播的关键 “钥匙” 与潜在治疗靶点

《Cell Reports》：The HAVCR1-centric host factor network drives Zika virus vertical transmission

本文通过全基因组 CRISPR 筛选，发现甲型肝炎病毒细胞受体 1（HAVCR1）是 Zika 病毒（ZIKV）进入胎盘滋养层细胞的关键受体。GATA3 - HAVCR1 轴调节 ZIKV 细胞嗜性，HAVCR1 缺陷可减少 ZIKV 垂直传播及妊娠不良后果，为防治先天性 Zika 综合征提供新方向。

　　

研究背景

Zika 病毒（ZIKV）的垂直传播会引发严重的先天性畸形和妊娠并发症，胎盘是 ZIKV 母婴传播的主要靶器官和病毒储存库。虽然此前对 ZIKV 感染孕期的研究涉及多个方面，但关键宿主因子和垂直传播机制仍不明确，且众多被提议的 ZIKV 受体在胎盘传播中的作用存在争议。因此，通过遗传筛选和功能鉴定系统识别胎盘特异性宿主因子迫在眉睫。

研究方法

1. CRISPR 基因敲除筛选：在人 JEG - 3 滋养层细胞中进行全基因组 CRISPR 基因敲除（KO）筛选，以确定调控胎盘 ZIKV 感染的宿主因子。将单导向 RNA（sgRNA）文库转导至 JEG - 3 细胞，用 ZIKV（MOI = 0.01）攻击 7 天，对存活菌落进行下一代测序分析 sgRNA 频率。
2. 细胞模型实验：使用人滋养层干细胞（hTSCs）、类器官（hTOs）等模型，通过基因编辑技术（如 CRISPR/Cas9、shRNA 等）调控相关基因表达，研究基因对 ZIKV 感染的影响。运用多种实验方法，如定量实时 PCR（real - time qPCR）、免疫荧光染色、流式细胞术等检测 ZIKV 感染情况。
3. 动物模型实验：构建全身 Havcr1 缺陷小鼠模型（Havcr1^?/?）和胎盘特异性 Havcr1 敲除小鼠模型（Havcr1^fl/fl Elf5^Cre，PKO），感染 ZIKV 后分析病毒载量、妊娠结局、胎盘和胎儿病理变化等。
4. 蛋白质相互作用研究：采用质谱（MS）技术以 HAVCR1 为诱饵，鉴定其相互作用蛋白。通过免疫共沉淀（coIP）、酶联免疫吸附测定（ELISA）等实验验证蛋白质之间的相互作用。

研究结果

1. CRISPR 筛选鉴定关键基因：经 CRISPR 筛选，获得 48 个 ZIKV 感染人滋养层细胞所需的候选基因。其中，HAVCR1 在筛选中脱颖而出，是此前未在其他筛选中发现的膜蛋白，其敲除显著降低 ZIKV 感染率。
2. HAVCR1 促进 ZIKV 感染的机制：在多种滋养层细胞模型中，HAVCR1 缺失显著减轻 ZIKV 感染，过表达则增强感染。HAVCR1 主要通过促进 ZIKV 的结合和进入细胞发挥作用，而非影响病毒 RNA 复制。其免疫球蛋白可变样结构域（IgVD）与 ZIKV 的包膜蛋白（E）的结构域 III 及病毒相关的磷脂酰丝氨酸（PS）结合，介导病毒识别。
3. 其他受体的作用：研究发现，TAM 家族成员（TYRO3、AXL 和 MER）和 ITGB5 在滋养层细胞的 ZIKV 感染中并非必需，进一步证实 HAVCR1 是 ZIKV 感染胎盘滋养层细胞的关键且主要的受体。
4. HAVCR1 表达调控机制：不同滋养层细胞谱系对 ZIKV 的易感性不同，合体滋养层细胞（STBs）对 ZIKV 感染相对不敏感。HAVCR1 在细胞中的表达水平与其对 ZIKV 的易感性相关，STBs 形成过程中 HAVCR1 表达下降，限制了 ZIKV 感染。转录因子 GATA3 通过结合 HAVCR1 启动子，正向调控其表达，进而影响 ZIKV 的细胞嗜性。
5. HAVCR1 相互作用蛋白的发现：通过质谱分析鉴定出 142 个与 HAVCR1 相互作用的蛋白，其中 AP2S1 与 HAVCR1 协同作用，通过网格蛋白介导的内吞作用（CME）促进 ZIKV 进入细胞。AP2S1 缺失抑制 ZIKV 感染，且 HAVCR1 - 介导的 ZIKV 进入主要依赖 CME，而非巨胞饮作用。
6. HAVCR1 在动物模型中的作用：在全身 Havcr1 缺陷小鼠模型和胎盘特异性 Havcr1 敲除小鼠模型中，Havcr1 缺失显著抑制胎盘 ZIKV 感染，减少胎儿脑部病毒载量，改善妊娠结局，减轻胎盘和胎儿的病理损伤，表明 HAVCR1 在 ZIKV 垂直传播中起重要作用。

研究讨论

本研究全面揭示了以 HAVCR1 为中心的宿主因子网络在 ZIKV 进入、胎盘嗜性和垂直传播中的关键作用。此前对 ZIKV 神经嗜性研究较多，但对胎盘内在宿主因子了解有限。本研究发现的一些 ZIKV 依赖因子，可解释胎盘对 ZIKV 的高易感性。HAVCR1 作为 ZIKV 受体具有细胞背景依赖性，在不同组织中作用不同。与其他 PS 结合蛋白相比，HAVCR1 在 ZIKV 感染中具有更高优先级，其与 ZIKV 的复杂相互作用提示针对病毒 - 受体多模式结合的治疗策略值得深入研究。胎盘的 STBs 屏障对抵御病原体感染至关重要，HAVCR1 表达受限是 STBs 限制 ZIKV 感染的内在机制之一。然而，ZIKV 可能通过多种方式逃避胎盘屏障，如细胞间传播、囊泡运输等，这表明 ZIKV 垂直传播和致病性涉及多种因素。本研究存在一定局限性，如 HAVCR1 与 ZIKV - E 结合的详细结构生物学特征有待进一步研究，HAVCR1 基因多态性与 ZIKV 易感性和致病性的关系在人类孕期中的研究也需加强，且 hHAVCR1 - Fc 诱饵在动物模型中的抗病毒疗效还需进一步评估。总体而言，本研究为理解宿主 - 病原体在胎盘屏障的相互作用提供了新视角，靶向 HAVCR1 - ZIKV - E 相互作用有望成为预防围产期 ZIKV 传播和先天性畸形的有效策略，为相关疾病的防治提供了重要的理论依据和潜在治疗靶点。