北卡羅來(lái)納教堂山-2020年5月26日-甲型肝炎病毒(HAV)如何設(shè)法進(jìn)入被稱為肝細(xì)胞的肝細(xì)胞并導(dǎo)致感染50年來(lái)仍然是一個(gè)謎。北卡羅來(lái)納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)了使用基因編輯工具的實(shí)驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)被稱為神經(jīng)節(jié)苷脂的分子實(shí)際上是如何充當(dāng)守門(mén)人，讓病毒進(jìn)入肝細(xì)胞的。
發(fā)表在《自然微生物學(xué)》的這項(xiàng)研究揭示了神經(jīng)節(jié)苷脂是HAV的關(guān)鍵因素，并引起了一些其他問(wèn)題，例如病毒核糖核酸如何準(zhǔn)確地在人類肝細(xì)胞的不同隔間之間傳遞，從而復(fù)制并導(dǎo)致疾病。
北卡羅來(lái)納大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)和微生物學(xué)教授、北卡羅來(lái)納大學(xué)全球健康研究所成員斯坦利萊蒙博士說(shuō)：“神經(jīng)節(jié)苷脂是HAV感染的重要受體的發(fā)現(xiàn)為甲型肝炎和傳染病的故事增添了有趣的變化?！吧窠?jīng)節(jié)苷脂在哺乳動(dòng)物物種之間結(jié)構(gòu)相似，不像蛋白質(zhì)，這有助于解釋古代肝臟病毒的跨物種傳播。知道什么能幫助病毒從一種動(dòng)物跳到另一種動(dòng)物是非常重要的，正如目前的新冠清楚地證明了這一點(diǎn)。"
甲型肝炎病毒是50年前發(fā)現(xiàn)的。雖然有疫苗，但是沒(méi)有治愈的方法。這種病毒每年仍感染全球140多萬(wàn)人。近年來(lái)，它在美國(guó)引起了越來(lái)越多的肝炎病例，其中一些是致命的。許多人，尤其是兒童，沒(méi)有非常輕微或沒(méi)有癥狀。有癥狀的患者可能會(huì)持續(xù)八周，有時(shí)甚至更長(zhǎng)，經(jīng)常伴有惡心、嘔吐、腹瀉、黃疸、發(fā)燒和腹痛。第一次感染后，在前6個(gè)月，10%到15%的感染者會(huì)有癥狀復(fù)發(fā)。急性肝衰竭很少見(jiàn)，但多見(jiàn)于老年人。
HAV病毒通過(guò)類似于其他病毒的機(jī)制感染人類。它與人體細(xì)胞表面的受體分子相互作用以獲得通路。了解病毒的受體不僅有助于研究人員了解病毒是如何進(jìn)入細(xì)胞的，還為設(shè)計(jì)抗病毒藥物以防止相互作用來(lái)預(yù)防或治療疾病提供了機(jī)會(huì)。
在引起人類急性或慢性肝病的五種已知肝炎病毒中，丙型肝炎病毒和乙型肝炎病毒的受體已被鑒定。對(duì)于甲型肝炎，接受者的身份仍然難以確定。MicroRNA病毒家族的渣滓，它以兩種方式獨(dú)特存在：作為一種裸病毒(nHAV)，由圍繞RNA基因組的稱為衣殼的蛋白質(zhì)外殼組成；或“準(zhǔn)包膜”病毒(eHAV)，其中含有病毒基因組的衣殼隱藏在宿主細(xì)胞膜中。
一旦進(jìn)入肝臟，eHAV從感染的肝細(xì)胞中釋放出來(lái)，在血液中循環(huán)，而裸露的nHAV顆粒則在糞便中脫落。這兩種病毒都具有傳染性。eHAV被宿主來(lái)源的膜覆蓋后，在避免抗體反應(yīng)方面具有優(yōu)勢(shì)，而暴露的病毒顆粒非常穩(wěn)定，容易在環(huán)境中傳播。但是每種病毒是如何首先進(jìn)入肝細(xì)胞和血液的呢？
幾年前，有報(bào)道稱人類蛋白TIM1是HAV的受體。編碼這種蛋白質(zhì)的基因甚至有官方名稱HAV細(xì)胞受體1。然而，檸檬實(shí)驗(yàn)室的最新研究表明，缺乏TIM1的細(xì)胞仍然可以感染HAV病毒。
為了找到更有可能是受體的罪魁禍?zhǔn)?，博士安舒曼達(dá)斯(Anshuman Das)在進(jìn)行這項(xiàng)研究時(shí)是檸檬實(shí)驗(yàn)室的博士后，現(xiàn)在是杜克大學(xué)的博士后。他利用CRISPR-Cas9基因編輯功能，敲除了培養(yǎng)細(xì)胞中約2萬(wàn)個(gè)基因，找出哪些人類基因?qū)Σ《救肭种陵P(guān)重要。他們確定了五個(gè)特定的基因，所有這些基因都是病毒所需要的。事實(shí)上，這些基因編碼使神經(jīng)節(jié)苷脂合成成為可能的酶或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。(轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)部通道運(yùn)輸化學(xué)物質(zhì)的分子。)
神經(jīng)節(jié)苷脂是一種含糖的脂肪酸分子。神經(jīng)酰胺葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶產(chǎn)生神經(jīng)節(jié)苷脂。UGCG基因編碼這種酶。
Lemon說(shuō)：“UGCG是使用CRISPR-Cas9點(diǎn)亮我們屏幕的五個(gè)基因的罪魁禍?zhǔn)??！?
然后，研究人員消除了UGCG，從而防止HAV感染。他們還用神經(jīng)酰胺葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的化學(xué)抑制劑治療肝細(xì)胞，以預(yù)防eHAV和nHAV感染。
然后，研究人員將合成的HAV RNA直接注射到細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)病毒RNA復(fù)制良好，表明神經(jīng)節(jié)苷脂是病毒進(jìn)入細(xì)胞所必需的，但不需要神經(jīng)節(jié)苷脂來(lái)復(fù)制其基因組或新的病毒顆粒一次。它進(jìn)入細(xì)胞。
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