宿主编码microRNAs调控SARS-CoV-2感染的基因组水平分析揭示新型抗病毒靶点

本研究通过全基因组miRNA模拟物和抑制剂筛选，在BSL-4实验室环境下系统鉴定了33个调控SARS-CoV-2感染的宿主miRNA，包括miR-92a-1*等关键调控因子，为COVID-19治疗靶点开发提供了新视角。研究结合高通量机器人技术和高内涵成像分析，揭示了miRNAs通过影响细胞周期和形态调控病毒复制的分子机制。

　　

新型冠状病毒SARS-CoV-2引发的COVID-19疫情已成为本世纪最严重的公共卫生危机之一。尽管已有研究通过CRISPR筛选鉴定了多个宿主蛋白因子在病毒入侵中的作用，但作为基因表达关键调控者的microRNAs（miRNAs）在SARS-CoV-2感染中的系统性研究仍属空白。miRNAs作为长度约22nt的非编码RNA，可通过与靶mRNA的3'UTR结合调控约60%人类基因的表达，在病毒感染与免疫应答中扮演重要角色。此前研究发现，流感病毒可下调miR-30家族增强SOCS蛋白表达从而抑制I型干扰素信号，而SARS-CoV-2基因组可能具有"miRNA海绵"功能，可竞争性结合miR-15a-5p等miRNAs。这些发现提示miRNAs可能是调控冠状病毒感染的关键节点，但全基因组水平的系统性研究亟待开展。

为解决这一科学问题，CSIRO Health & Biosecurity（澳大利亚疾病预防中心）和Peter MacCallum Cancer Centre（彼得·麦卡勒姆癌症中心）的研究团队在BSL-4实验室环境下，首次开展了全基因组水平的miRNA功能筛选。研究采用HeLaACE2细胞模型，通过高通量机器人平台完成879个miRNA模拟物和885个抑制剂的转染，感染SARS-CoV-2（BetaCoV/Australia/VIC01/2020毒株，MOI=0.5）后，利用高内涵成像系统定量分析病毒感染率、细胞周期和形态学变化。通过建立严格的筛选标准（Z-score≥2，细胞活力FC≥0.5，排除细胞周期极端影响），最终鉴定出33个显著调控病毒感染的miRNAs，相关成果发表在《Scientific Data》期刊。

关键技术方法包括：（1）在BSL-4环境下进行全基因组miRNA模拟物/抑制剂文库筛选；（2）使用CellInsight CX7 LZR高内涵成像平台进行多参数检测；（3）基于CellProfiler 3.0.0构建定制化图像分析流程；（4）采用稳健Z-score算法进行数据标准化；（5）通过层次聚类分析miRNAs对细胞形态的影响模式。

背景与摘要
研究团队指出，冠状病毒依赖宿主细胞机制完成复制周期，而目前对miRNAs在这一过程中的作用知之甚少。通过互补的miRNA模拟物和抑制剂筛选策略，该研究首次在基因组尺度揭示了miRNAs对SARS-CoV-2感染的调控网络。

方法与数据记录
实验采用Dharmacon miRIDIAN miRNA文库（v16），通过Janus G3机器人完成384孔板的反向转染。质量控制显示siPLK1致死对照的Z'因子>0.5，未感染对照的感染率<2%，证实筛选体系稳健。图像数据通过BioImage Archive（S-BIAD877）公开，包含DAPI（细胞核）、AlexaFluor 488（病毒N蛋白）等四通道荧光图像。

技术验证
重复实验显示细胞计数（r=0.82）和感染率（r=0.67）具有良好重现性。靶标验证证实hsa-miR-3617模拟物在72h可显著增加病毒N基因表达（p<0.05），而hsa-miR-92a-1*则表现出持续抑制效应。长期培养实验显示除siPLK1外，多数miRNAs不影响细胞生长。

结果分析
研究发现hsa-miR-92a-1*模拟物可使感染率降低14倍（Z-score=-13.94），其抑制剂则增加感染（Z-score=6.18）。细胞周期分析揭示hsa-miR-492可显著阻滞G₂/M期（Z-score=13.77）。形态学聚类显示抗病毒miRNAs多通过改变核形状（DAPI强度变异系数增加15%）和细胞骨架（F-actin纹理改变）发挥作用。

结论与意义
该研究建立了首个SARS-CoV-2与宿主miRNAs互作图谱，发现33个关键调控因子通过影响PI3K信号通路、脂质稳态和细胞周期等过程调控病毒感染。特别值得注意的是，miR-92a-1*等miRNAs表现出"双刃剑"特性——其模拟物抑制病毒而抑制剂促进感染，这种精确调控特性使其成为潜在治疗靶点。研究数据为理解COVID-19发病机制提供了新视角，也为开发基于miRNA的抗病毒策略奠定了理论基础。技术层面建立的BSL-4环境下高通量筛选流程，为未来高致病性病原体研究提供了方法学参考。