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病毒学领域前沿速递

来源:本站原创 2018-11-30 21:38

2018年11月30日/生物谷BIOON/---小编编译和整理了一下过去一段时间发表的病毒学领域的重大发现,现汇集于此,分享给大家。

1.Nature:汉坦病毒肺综合征死亡率高达40%!新研究鉴定出汉坦病毒入侵宿主细胞所需的受体
doi:10.1038/s41586-018-0702-1


汉坦病毒(hantavirus)引起严重的有时是致命性的呼吸道感染,但是它们如何感染肺细胞一直是个谜。在一项新的研究中,来自美国、荷兰、德国、加拿大、法国、智利和奥地利的研究人员报道汉坦病毒通过让一种称为原钙黏蛋白-1(protocadherin-1, PCDH1)的细胞表面受体暴露出来而侵入肺细胞中。剔除肺细胞上的这种受体让实验动物高度抵抗汉坦病毒感染。这些发现表明靶向PCDH1可能是抵抗一种抵抗致命性的汉坦病毒肺综合征(hantavirus pulmonary syndrome, HPS)的有用策略。相关研究结果发表在2018年11月22日的Nature期刊上,论文标题为“Protocadherin-1 is essential for cell entry by New World hantaviruses”。论文通讯作者为荷兰癌症研究所的Kartik Chandran博士和Thijn R. Brummelkamp博士、美国陆军传染病医学研究所的John M. Dye博士和美国犹他州立大学的Zhongde Wang博士。

图片来自Nature,doi:10.1038/s41586-018-0702-1。

在寻找能够引起汉坦病毒感染的宿主因子时,这些研究人员进行了“功能丧失”遗传筛选,以便确定敲除特定细胞基因是否能够阻止汉坦病毒入侵。这种筛选让基因PCDH1备受瞩目,其中这个基因编码在细胞膜上发现的蛋白受体PCDH1。引人注目的是,人们之前就已发现PCDH1参与人类呼吸功能和肺部疾病,但是并不知道它是否在汉坦病毒或任何其他病毒感染中发挥作用。

为了证实PCDH1在汉坦病毒感染中发挥作用,这些研究人员将它从人肺内皮细胞中剔除。这些细胞对在北美和南美发现的两种主要的引起HPS的汉坦病毒---辛诺柏病毒(Sin Nombre virus)和安第斯病毒(Andes virus)---的感染产生高度的抵抗性。至关重要的是,叙利亚金仓鼠(用于汉坦病毒研究的主要啮齿动物模型)经基因改造后缺乏PCDH1受体后,对安第斯病毒引起的感染和肺部损伤产生很大的抵抗性。相反之下,大多数具有这种受体的对照动物死于这种病毒感染。他们还确定了在PCDH1蛋白中,汉坦病毒直接识别的的特定部分,这就使得这个蛋白区域成为药物开发的一个有希望的靶点。事实上,他们已构建出对PCDH1的这个区域具有高度亲和力的单克隆抗体,这些抗体能够与肺内皮细胞结合,从而保护它们免受安第斯病毒和辛诺柏病毒感染。正在进行的研究正在动物中评估这些抗体是否抵抗汉坦病毒感染及其引起的疾病。

令人关注的是,在欧洲和亚洲以及偶尔在美国引起严重肾脏疾病的另一组汉坦病毒并不需要PCDH1受体进行感染。

2.Autophagy:研究发现EB病毒通过调控细胞自噬躲避免疫监视新机制
doi:10.1080/15548627.2018.1536530


之前有报道在体外实验中发现EB病毒能够损伤单核细胞向树突状细胞的分化过程,并降低细胞存活能力。来自意大利的研究人员在国际学术期刊Autophagy上发表的一项最新研究进展又增加了人们对这一问题的认识,他们发现上述现象与自噬,ROS水平下降和线粒体生成能力的下降有关。值得注意的是,虽然细胞自噬和ROS在细胞内存在很强的关联性,但这两者都各自被报道能够被CSF2/GM-CSF所诱导,CSF2-IL4-驱动的单核细胞向树突状细胞分化过程需要自噬和ROS。

在这项研究中,研究人员发现EB病毒感染单核细胞后启动了一个反馈回路,通过抑制细胞自噬,降低ROS水平,而ROS水平的下降又会对自噬产生负向调控。从机制上来说,自噬的减弱与RAB7和ATG5表达水平的下调以及STAT3的激活有关,导致SQSTM1/p62的积累。SQSTM1/p62的积累会激活SQSTM1-KEAP1-NFE2L2信号轴并上调抗氧化应答,降低ROS水平进一步抑制细胞自噬。

ROS水平下降与线粒体的减少有关,而线粒体是细胞内ROS的主要来源,该研究表明线粒体的减少是NRF1和TFAM这两个线粒体生成转录因子的表达下调所导致。有趣的是,线粒体能够提供自噬所需的膜成分和ATP,因此线粒体的减少会进一步抑制被EB病毒感染的单核细胞内的自噬水平。

3.PNAS:重磅!科学家阐明塞内加谷病毒的新型抗癌机制
doi:10.1073/pnas.1810664115


近日,一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究报告中,来自新西兰奥塔哥大学和日本冲绳科技学院的科学家们通过研究利用高分辨率电子显微镜成像技术揭示了一种称为塞内加谷病毒(Seneca Valley virus,SVV)的抗癌病毒与肿瘤细胞相互作用的机制,这或为后期科学家们开发新型抗癌疗法挽救患者生命提供了新的思路。
图片来源:virology.wisc.edu

这项研究中,研究者们利用冷冻电镜技术捕获到了病毒与其受体相结合的成千上万张图像,随后利用这些图像构建出了病毒-受体复合体的高分辨率结构,研究者发现,塞内加谷病毒能够有效区分其钟爱的受体(癌细胞)及其它类似的蛋白质(健康组织),研究者Mihnea Bostina说道,我们能够精确观察到病毒如何撕碎癌细胞,而同时正常的细胞并不会受到影响;这种病毒是一种强大的竞争者,因为其能选择性地靶向超过60%以上的人类癌症组织中肿瘤细胞上的受体。

这种名为ANTXR1的受体能在肿瘤中进行表达,但其还有一种名为ANTXR2的表兄弟,ANTXR2受体只会在健康组织中出现,塞内加谷病毒并不会与健康细胞表面的ANTXR2受体结合,其仅会对癌细胞所表达的ANTXR1受体表现出较高的亲和力;如今研究者在临床实验中发现塞内加谷病毒具有抗癌潜能,但有一个问题,就是人体会在几周内对病毒产生免疫力。

4.PLoS Pathog:科学家阐明致癌人类乳头瘤病毒的进化奥秘
doi:10.1371/journal.ppat.1007352


近日,影响刊登在国际杂志PLoS Pathogens上的研究报告中,来自中国香港大学和阿尔伯特-爱因斯坦医学院的科学家们通过研究发现,致癌的人类乳头瘤病毒(HPVs)大约在50万年前由其最近的共同祖先分化而来,这或与古老的尼安德特人和现代智人分裂的时间大致吻合。

流行病学研究结果表明,HPVs的持续感染是引发前期宫颈癌及其相关癌症的主要原因,但研究人员一直并不清楚致癌HPVs的起源和进化过程,为了更好地解HPV16和其它类型致癌HPV的分子进化过程,这项研究中,研究人员从灵长类动物机体中对HPV进行分离,并对病毒的基因组进行的分析,从而就能够估测致癌HPV突变体从其最近共同祖先的分化时间。

研究结果表明,致癌HPV进化的第一个阶段就是病毒在宿主生态系统中的生境适应,随后病毒就会与其灵长类宿主共同进化至少4000万年;基因组分析结果表明,大约在50万年前,HPV16病毒变种开始与其最近的共同祖先出现古老的分化差异,这或与古老的尼安德特人和现代智人分裂的时间大致吻合。

5.Science:当心!PPR病毒威胁野生动物保护
doi:10.1126/science.aav4096


在最新的一期Science期刊上,来自英国皇家兽医学院,美国野生动物保护协会、联合国粮农组织和奥地利维也纳兽医大学的一小群环保主义者发表了一篇标题为“PPR virus threatens wildlife conservation”的来信类型(Letter)文章,该文章着重关注小反刍兽疫病毒(peste des petits ruminants virus, PPR)对野生动物保护的危害。

PPR病毒导致绵羊和山羊患上一种病毒性疾病,并且对农村地区的生计、生物多样性保护以及国家和全球经济产生重要的影响。在中东和东亚的草原和山地上,野生有蹄类动物多次发生了大规模死亡事件,这引发了人们关于这种病毒影响野生动物保护的重大担忧。

2017年,三分之二以上的极度濒危的蒙古赛加羚羊(Mongolian saiga)发生大规模死亡,这是PPR病毒对野生动物带来威胁的一个戏剧性的例子。对于蒙古赛加羚羊来说,情况尤其糟糕,这是因为在不到两年的时间里,它们因传染病发生第二次大规模死亡事件,这显著地逆转了数十年的保护工作。

6.Cell:靶向攻击神经元的病毒是导致肠道蠕动障碍的罪魁祸首
doi:10.1016/j.cell.2018.08.069


在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学、耶鲁大学和宾夕法尼亚大学的研究人员发现诸如西尼罗河病毒和寨卡病毒之类的靶向大脑和脊髓中的神经系统的病毒也能够杀死小鼠肠道中的神经元,扰乱肠道蠕动,造成肠道堵塞。其他感染神经元的病毒也可能导致相同的症状。相关研究结果于2018年10月4日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Intestinal Dysmotility Syndromes following Systemic Infection by Flaviviruses”。这些发现可能解释着为何一些人会反复出现难以预测的腹痛和便秘症状,并且可能指出了一种阻止这些症状的新策略。论文通信作者为华盛顿大学医学院实验室与基因组医学教授Thaddeus S. Stappenbeck博士和华盛顿大学医学院医学教授Michael S. Diamond博士。
图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.08.069。

White、Diamond、Stappenbeck及其同事们发现不仅西尼罗河病毒,而且与它存在亲缘关系的寨卡病毒、玻瓦桑病毒(Powassan virus)和昆津病毒(Kunjin virus)---它们与西尼罗河病毒一样都靶向神经系统---都导致肠道扩张,延缓废弃物通过肠道。相比之下,基孔肯雅病毒(chikungunya virus)---一种不相关的不靶向神经元的病毒---不会导致肠道功能障碍。

进一步的研究表明,当将西尼罗河病毒注入小鼠的脚中时,它通过血液循环在体内迁移,从而感染肠壁中的神经元。这些神经元协调肌肉收缩,将废弃物顺利地排出肠道。一旦遭受感染,这些神经元就会引起免疫细胞的注意,也因此,这些免疫细胞会攻击这种病毒并杀死这些被感染的神经元。这些研究人员指出,任何有攻击神经元倾向的病毒都可能造成这种损伤。

7.Cell:一种非典型病毒可导致某些肾脏疾病
doi:10.1016/j.cell.2018.08.013


在一项新的研究中,来自多个研究机构的研究人员发现一种之前未知的病毒起着作为某些肾脏疾病---间质性肾病(interstitial nephropathy)---的“驱动因素”的作用。这种“非典型”病毒被他们命名为小鼠肾脏细小病毒(Mouse Kidney Parvovirus, MKPV),属于细小病毒科。相关研究结果于2018年9月13日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“An Atypical Parvovirus Drives Chronic Tubulointerstitial Nephropathy and Kidney Fibrosis”。论文通信作者为奥地利维也纳医科大学免疫学专家Wolfgang Weninger和澳大利亚悉尼大学的Ben Roediger。

Weninger解释道,“在过去几年中,一种自发性肾脏疾病发生在我们研究所的实验室小鼠中。具体而言,免疫缺陷小鼠,即具有先天性免疫系统疾病的小鼠,突然和过早地死于这种疾病。我们能够指出这种疾病是肾小管出现问题。”这种所谓的间质性肾小管病(interstitial tubulopathy)是由MKPV引发的。“这种由MKPV诱导的肾病非常类似于一种病毒性肾小管病(viral tubulopathy),其中这种病毒性肾小管病能够发生在肾移植患者身上。”

8.Nat Commun:挑战常规!揭示致命性尼帕病毒的组装秘密
doi:10.1038/s41467-018-05480-2


在一项新的研究中,来自加拿大英属哥伦比亚大学和美国康奈尔大学的研究人员发现致命性的尼帕病毒(Nipah virus)和其他的类似病毒以一种更加随意的方式进行自我组装。这一发现可能允许科学家们开发出更有效的疫苗和排除很多抵抗这些病毒的方法。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“A stochastic assembly model for Nipah virus revealed by super-resolution microscopy”。论文通信作者为英属哥伦比亚大学化学教授Keng Chou。

尼帕病毒有三种结构蛋白:一种提供结构支持的基质蛋白,以及两种能够让这种病毒与宿主细胞结合并融合在一起的包膜蛋白。科学家们认为,基质蛋白“招募”包膜蛋白,发出某种信号,这样它们就能够在细胞膜上连接在一起,从而成为一种功能性的病毒。人们试图找出这一信号,以便希望找到破坏这个过程的方法。然而,Chou和他的团队观察到包膜蛋白倾向于随机地散布在细胞膜上。他们如今相信当这些蛋白被整合到病毒中时,它们是随意地被获取的。这会比之前设想的更快地产生病毒颗粒,但是许多基质蛋白根本不会获取这些包膜蛋白,因而就不会成为功能性的病毒。

这一观察结果对疫苗接种(不仅是抵抗尼帕病毒,而且还潜在地抵抗流感病毒、HIV和其他的包膜病毒)产生影响。疫苗通过让人接触少量经过修饰的病毒或病毒蛋白来起作用。当前,还没有批准用于人体使用的尼帕病毒疫苗。正在开发的潜在策略之一是使用病毒样颗粒来刺激免疫反应,其中病毒样颗粒是模拟病毒的基于蛋白的结构。

9.PLoS Pathog:狂犬病毒感染神经细胞的机制
doi;10.1371/journal.ppat.1007188


为了成功地感染宿主,狂犬病毒需要进入神经元胞体中进行复制。在最近发表在《Plos Pathogen》杂志上的一篇文章中,来自普林斯顿大学的研究者们发现狂犬病毒相比其它侵染神经元的病毒存在很大区别,而且能够被一类治疗痢疾的药物阻断其侵染活性。
图片来源:www.pixabay.com。

大部分病毒仅仅在宿主免疫系统受限的时候偶然入侵神经系统,但一些特异性病毒则能够靶向识别神经元细胞并进行复制与侵染。狂犬病毒在宿主被咬伤之后传播进入肌肉组织,之后进入肌肉组织附近的神经元末梢。之后,病毒能够传播到整个运动神经元系统以及唾液腺中。

在这项研究中,作者用荧光蛋白对狂犬病毒进行标记,并且进行神经元感染。与其它病毒不同,作者发现干扰素并不会影响狂犬病毒的转运,其中原因可能是由于病毒颗粒在转运过程中是包裹在胞内体中的。此外,作者发现一类叫做Emetine的蛋白质合成抑制剂能够阻断狂犬病毒从神经元末梢向胞体的转运。

10.PLoS Pathog:首次揭示奥罗普切病毒在人细胞中的复制机制
doi:10.1371/journal.ppat.1007047


人们对来自病毒科Peribunyaviridae的病毒复制机制知之甚少。从公共卫生的角度来看,它们是重要的病原体。在巴西,在病毒科Peribunyaviridae中,仅奥罗普切病毒(Oropouche virus)感染引起疾病,而导致出血热的拉克罗斯脑炎病毒(La Crosse encephalitis virus)和克里米亚刚果病毒(Crimean Congo virus)在世界其他地区流行。此外,这个病毒科的其他一些成员在牛群中引发疾病。

在一项新的研究中,为了研究奥罗普切病毒在人细胞中的复制机制,来自巴西圣保罗大学和德国图宾根大学医院的研究人员利用源自人宫颈癌细胞的HeLa细胞在体外开展实验。一旦这些细胞被奥罗普切病毒感染,这种病毒就开始产生招募宿主ESCRT蛋白复合物到高尔基体外膜上的蛋白。ESCRT蛋白复合物随后推压高尔基体外膜,导致它破裂,从而携带着病毒基因组进入高尔基体中。因此,这种病毒在高尔基体内复制。随后可能发生的情况是在一段时间后,发生变化的充满着病毒的高尔基体与细胞膜融合,从而将这些病毒释放到胞外基质中。相关研究结果近期发表在PLoS Pathogens期刊上,论文标题为“ESCRT machinery components are required for Orthobunyavirus particle production in Golgi compartments”。论文通信作者为圣保罗大学的Eurico Arruda和Luis L. P. daSilva。

在这项新的研究中,这些研究人员在实验室中对HeLa细胞进行基因操纵,使得它们不再表达一种重要的被称作Tsg101的ESCRT蛋白。为此做到这一点,他们采用了RNA干扰技术,即一种通过导入短RNA序列到细胞中来阻断基因表达的方法。

daSilva说,“这种干预使得HeLa细胞更强有力地抵抗奥罗普切病毒感染。它们需要更长的时间才能死亡,而且具有更少的病毒载量。已存在抑制Tsg101的实验性药物,而且我们如今要测试它们抵抗奥罗普切病毒感染的能力。”他补充道,鉴于Tsg101在人细胞的正常功能中起着关键的作用,因此可能无法使用抑制它或其他的ESCRT蛋白的药物来治疗患者。毕竟,不良副作用的风险可能是相当大的。(生物谷 Bioon.com)

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