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发热伴血小板减少综合征(SFTS)由 SFTS 病毒(SFTSV)引发,致死率高且缺乏有效疗法。研究人员开展全基因组 CRISPR 筛选,发现 LRP1 是 SFTSV 的进入因子。这为开发针对 SFTS 的治疗策略提供了关键靶点,意义重大。
发热伴血小板减少综合征(Severe fever with thrombocytopenia syndrome,SFTS),听名字就知道这不是个 “善茬”。它是一种由蜱虫传播的新兴疾病,幕后 “黑手” 就是发热伴血小板减少综合征病毒(SFTS virus,SFTSV) 。自 2009 年在中国河南首次被发现后,这家伙就开始 “兴风作浪”,感染人数逐年攀升,势力范围也从东亚扩张到东南亚。感染它之后,患者可能出现病毒出血热、血小板减少,还有神经系统和胃肠道症状,要命的是,目前既没有特效药物,也没有可用疫苗,世界卫生组织都把它列为重点关注的病原体。
为了攻克这个难题,安徽医科大学的研究人员挺身而出,展开了一场与病毒的 “较量”。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上,为我们带来了新的希望。
研究人员主要采用了全基因组 CRISPR 筛选技术,这可是个强大的 “武器”。他们还进行了细胞实验和动物实验,用各种方法深入探究病毒与宿主之间的 “战争” 奥秘。
CRISPR 筛选确定 LRP1 为关键宿主因子
研究人员挑选了对 SFTSV 感染有明显细胞病变效应的小鼠胚胎成纤维细胞(Mouse embryonic fibroblast,MEF)进行全基因组 CRISPR 筛选。他们用携带 62,804 个单导向 RNA(single guide RNAs,sgRNAs)的慢病毒转导稳定表达 Cas9 的 MEF 细胞,构建出基因敲除文库。经过两轮 SFTSV 感染筛选,他们发现了 224 个可能促进 SFTSV 感染的候选宿主因子。其中,LRP1(prolow - density lipoprotein receptor - related protein 1,即前低密度脂蛋白受体相关蛋白 1)脱颖而出,引起了研究人员的注意。敲除 LRP1 基因后,MEF 细胞中的病毒感染明显减少,RNA 干扰(RNAi)敲低 LRP1 也得到了类似的结果,这表明 LRP1 在调控 SFTSV 感染中起着关键作用。
LRP1 是 SFTSV 感染所必需的
RNAi 无法完全敲低 LRP1,研究人员就使用 CRISPR/Cas9 技术,成功敲除 LRP1 基因,获得了多个敲除(knockout,KO)单克隆细胞系。这些 LRP1 - KO 细胞对 SFTSV 感染具有很强的抵抗力,细胞内的病毒 RNA 和蛋白质水平大幅降低,细胞培养上清液中的子代病毒粒子滴度也明显下降。而且,在 HepG2、Vero 和 THP - 1 等多种细胞中也验证了 LRP1 的这种作用,这说明 LRP1 对 SFTSV 感染至关重要。
LRP1 作为 SFTSV 的进入因子
LRP1 作为细胞表面受体,研究人员猜测它在病毒进入细胞阶段发挥作用。他们用携带 SFTSV 糖蛋白的假病毒感染 LRP1 KO 和野生型(wild type,WT)MEF 细胞,发现 LRP1 敲除抑制了 SFTSV 假病毒感染,但对水疱性口炎病毒(VSV)假病毒没有影响。用中和抗体在不同时间点阻断 LRP1 受体,发现只有在病毒接种前或接种时阻断才有抑制作用,接种 4 小时后阻断则无效,这进一步证实 LRP1 是 SFTSV 进入细胞的关键因子。此外,LRP1 - KO 细胞对 SFTSV 的结合和内化能力明显低于 WT 细胞,这些结果都表明 LRP1 是 SFTSV 的进入因子。
LRP1 通过 CLI/CLII 基序直接与 SFTSV 糖蛋白 Gn 结合
为了搞清楚 SFTSV 与 LRP1 之间的相互作用,研究人员进行了一系列实验。共免疫沉淀(co - IP)实验发现,只有糖蛋白 Gn 能与内源性 LRP1 相互作用,而 Gc 和对照蛋白 mCherry 则不能。LRP1 的胞外域有四个富含半胱氨酸的补体样重复簇(CLI、CLII、CLIII 和 CLIV) ,研究人员构建了表达各个簇的质粒,通过 co - IP 和表面等离子共振(Surface plasmon resonance,SPR)实验发现,Gn 能直接与 CLI 和 CLII 结合,其中与 CLII 的结合亲和力较高(KD = 16.8 nM)。用重组 LRP1 - CLII - Fc 蛋白处理细胞,能有效抑制 SFTSV 和假病毒感染,这表明 LRP1 通过 CLI 和 CLII 基序介导 SFTSV 进入细胞。
靶向 LRP1 在体内外均能阻断 SFTSV 感染
既然 LRP1 在 SFTSV 感染中这么重要,研究人员就尝试以它为靶点开发治疗策略。他们用抗 LRP1 中和抗体和竞争性抑制剂 LRPAP 预处理 MEF 细胞,发现二者都能剂量依赖性地抑制 SFTSV 感染,降低细胞内病毒 RNA 水平和上清液中的病毒滴度。抗 LRP1 中和抗体的抑制效果更好,研究人员用它进行了动物实验。在致死性小鼠模型中,给小鼠注射抗 LRP1 中和抗体后,小鼠的存活率显著提高,体重和体温恢复更快,血清、肝脏、脾脏等多个组织中的病毒载量明显降低,组织损伤也减轻了。这表明靶向 LRP1 在治疗 SFTS 方面具有很大的潜力。
研究人员通过一系列实验,确定了 LRP1 是 SFTSV 的关键进入因子。这一发现不仅让我们对 SFTSV 与宿主之间的相互作用有了更深入的了解,也为开发治疗 SFTS 的新策略提供了重要靶点。不过,研究也存在一些局限性,比如无法构建完全敲除 LRP1 的小鼠模型,也不清楚多个宿主因子在感染过程中的具体作用机制。但这并不影响这项研究的重要意义,它为后续研究指明了方向,期待未来能基于此取得更多突破,早日攻克发热伴血小板减少综合征这一难题。