通過(guò)阻斷復(fù)制來(lái)阻止感冒病毒的死亡
普通感冒病毒(及其更致命的近親,引起脊髓灰質(zhì)炎和急性弛緩性脊髓炎的病毒)可能已經(jīng)遇到了它的報(bào)應(yīng)。在最近發(fā)表于2019年9月16日的《自然微生物學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究中,科學(xué)家們報(bào)告了一種可能成功的新方法,可以阻止感冒病毒在人體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制——通過(guò)阻斷對(duì)這一過(guò)程至關(guān)重要的蛋白質(zhì)的形成。這完全抑制了病毒在小鼠和人類肺細(xì)胞中的復(fù)制,并將鼓勵(lì)研發(fā)一種可以在人類身上測(cè)試的藥物。
普通的感冒很少會(huì)帶來(lái)更多的不便,但這可能是日?;顒?dòng)的嚴(yán)重障礙。另一方面,對(duì)有哮喘傾向的人來(lái)說(shuō),感冒會(huì)引發(fā)哮喘。某些其他腸道病毒也會(huì)通過(guò)神經(jīng)通路傳播到大腦而導(dǎo)致癱瘓。
大多數(shù)感冒是由一種叫鼻病毒的病毒引起的,它屬于腸道病毒家族,也含有小兒麻痹癥病毒。大約有160種鼻病毒。到目前為止,普通的感冒疫苗是不可能的,因?yàn)樗鼈兏淖兞酥車虻姆绞?,要么是誘導(dǎo)抗生素耐藥性,要么是將病毒從巡邏的免疫細(xì)胞中屏蔽掉。這導(dǎo)致了策略的改變——新的方法不是針對(duì)病毒本身,而是對(duì)付包藏病毒的宿主細(xì)胞,使其不受歡迎。
這種策略利用了所有病毒的弱點(diǎn)——由于它們的基因柜內(nèi)空無(wú)一物,它們無(wú)法自行復(fù)制。相反,當(dāng)它們想要復(fù)制時(shí),它們基本上劫持了宿主細(xì)胞的基因組,接管了細(xì)胞機(jī)制,大量復(fù)制自己,而不是服務(wù)于宿主細(xì)胞的功能。病毒解剖中這個(gè)基本的洞是科學(xué)家們?nèi)匀徊荒艽_定這些是否是活粒子的根本原因。
在目前的實(shí)驗(yàn)中,保護(hù)宿主細(xì)胞的嘗試是從基因編輯開(kāi)始的,使用一種特殊的工具來(lái)切斷轉(zhuǎn)錄生成新細(xì)胞指令的基因。然后,他們將這些改造過(guò)的細(xì)胞暴露在多種腸道病毒中,包括鼻病毒和類似脊髓灰質(zhì)炎病毒的麻痹病毒。令他們滿意的是,他們發(fā)現(xiàn),一個(gè)編碼肌動(dòng)蛋白組氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶的基因失活,通過(guò)阻止病毒RNA基因組的復(fù)制,完全消除了病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制。
在下一步,他們制造了基因敲除小鼠,這些小鼠缺乏這種蛋白質(zhì)的基因。當(dāng)這些老鼠接觸病毒時(shí),它們表現(xiàn)出100%的保護(hù)。從歷史上看,這些老鼠應(yīng)該永遠(yuǎn)死掉!
它們不僅在病毒感染后存活了下來(lái),還表現(xiàn)出病毒復(fù)制的大幅下降和對(duì)病毒感染的極強(qiáng)保護(hù)。這些細(xì)胞中不產(chǎn)生的酶是形成強(qiáng)壯的細(xì)胞骨架所必需的,細(xì)胞骨架是一種復(fù)雜的支撐纖維,將細(xì)胞的各個(gè)部分固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>
肌動(dòng)蛋白組氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶的SETD3結(jié)構(gòu)域?qū)τ谀c病毒RNA利用宿主細(xì)胞機(jī)制進(jìn)行自我復(fù)制至關(guān)重要。這個(gè)結(jié)構(gòu)域被發(fā)現(xiàn)與一種病毒蛋白,一種叫做2A蛋白酶的酶相互作用,以一種特定的方式存在于許多腸病毒中。參與這一相互作用的氨基酸殘基在本研究中也得到了鑒定。
一個(gè)允許2A蛋白酶分裂蛋白質(zhì)但阻止其與SETD3相互作用的突變嚴(yán)重影響了RNA的復(fù)制。因此,病毒2A蛋白酶似乎在病毒復(fù)制中發(fā)揮的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了切割蛋白質(zhì)。缺乏一個(gè)完整的SETD3結(jié)構(gòu)域,蛋白酶可以與之相互作用,因此腸病毒復(fù)制是必須的。
由于基因改造人類并不是應(yīng)對(duì)普通感冒的可行方法,科學(xué)家們現(xiàn)在正在探索化學(xué)途徑,以找出一種能在短時(shí)間內(nèi)阻止這種蛋白質(zhì)合成的藥物,從而抵御感冒。研究人員Jan Carette說(shuō):“我們已經(jīng)確定了一個(gè)所有腸道病毒和鼻病毒都需要和依賴的理想靶點(diǎn)。沒(méi)有這些,病毒就真的沒(méi)有機(jī)會(huì)了。第二步是找到一種化學(xué)物質(zhì)來(lái)模擬這種基因缺失?!斑M(jìn)一步的研究還將著眼于這種蛋白質(zhì)如何通過(guò)靶向作用的確切位置來(lái)影響病毒復(fù)制?!?/p>
病毒學(xué)家Jonathan Ball在評(píng)論中說(shuō):“以這些宿主蛋白為靶點(diǎn)的治療可能克服病毒突變——這是開(kāi)發(fā)有效的廣泛有效抗病毒藥物的主要障礙之一?!钡?dāng)然,病毒的適應(yīng)能力很強(qiáng),可以想象,即使是針對(duì)宿主的治療也可能無(wú)法讓它們長(zhǎng)期處于困境?!?/p>
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