從2017年12月份以來,流感活動強度不斷加強,各地醫院門診人滿為患,杭州、南京甚至有兒童醫院單日門診突破萬人的情況出現。一時之間引起了廣泛的社會輿論。據國家流感中心當日發布的流感監測周報顯示,目前中國各地主要為乙型(Yamagata系)、甲型H1N1和甲型H3N2亞型流感病毒共同流行,其中乙型(Yamagata系)流感病毒所占比例最高,但之前的流感監測未將該毒株作為今年的流行毒株,因此在流感疫苗設計上并未針對乙型流感病毒進行預防,這也進一步加劇了乙型流感的流行強度。雖然當前流感疫情較往年嚴重,但值得高興的并未發現大流行的趨勢。而在大洋彼岸的美國同樣也在飽受流感肆虐的影響,甚至更為嚴重,美國CDC報告稱截至1月20日已導致37名兒童喪失生命。和中國不同的是美國流行毒株主要以甲型H3N2病毒為主。同乙型流感比較而言,甲型流感病毒家族龐大,亞型眾多且更容易產生變異,如果變異增強病毒傳播能力的話,就會導致流感大暴發,世界性的大流行也是甲型流感導致。
據統計,每年全球流感大爆發約有10億人感染,其中300-500萬人為重度患者,其中大約50萬人致死。現行的針對甲型流感的抗病毒藥物早期治療的抗并發癥和死亡的效果十分明顯,但疫苗的話,需要與病毒流行循環周期嚴格匹配。而且,流感病毒的抗藥性也愈來愈顯著。因此,以宿主內和病毒生命周期存在密切相關的宿主保守成分為靶標進行治療,以構建有效的抗病毒基因屏障。從而使這種方法成為開發新型抗病毒藥物以外提供有效的其他選擇和補充手段。
現階段盡管對甲型流感病毒的致病機理方面的研究很多,但對處在病毒復制周期的病毒與宿主細胞之間的反應了解仍然是不完善的,也就無從談起如何通過靶向宿主成分阻斷病毒復制。前期研究表明四跨膜蛋白家族在病毒感染的多個生命周期內均發揮作用,而其成員CD151在呼吸道內高表達,但是CD151是否會參與通過呼吸道感染的甲型流感病毒復制卻不得而知。來自新加坡國立大學的研究人員據此進行了相關研究。
首先研究人員利用H1N1感染WT和CD151-null小鼠發現,敲除CD151分子后,小鼠存活率、體重均明顯增加;病毒載量顯著降低。但是敲除CD151之后,病毒M1、NP蛋白只在一定時間后(9d)才會下降,而且病毒mRNA水平并未下降。這說明CD151分子抑制病毒復制并不是直接通過抑制蛋白表達實現的。
FIG 1. CD151-/- mice infected with H1N1 virus showed improved survival andreduced 750 virus titer and viral NP protein expression compared with wild-typecontrol mice
借助TissueFAXS系統對感染不同天數后熒光標記NP的肺組織進行全景組織成像以及定量分析顯示感染第3天后,可清楚的通過肺全景圖像觀察到CD151-null小鼠NP蛋白主要位于在支氣管上皮層內,且主要集中在上皮細胞胞核區,說明敲除CD151分子對于病毒蛋白出核和病毒在肺組織內擴散存在抑制作用。另外,感染后第9天,病毒滴度和肺組織病毒NP染色均顯示了CD151-null小鼠明顯的病毒清除作用。




Figure. 2 CD151-/- mice infected with H1N1 virusrevealed increased nuclear retention of NP protein at 3dpi, and greater viral clearance at 9 dpi.
(A) Grouped and representative immunofluorescenceimages of mouse lung tissue for NP and nuclear staining by Hoechst at 3 dpishowing less NP staining in CD151 -/- mouse lung parenchyma. (C) Grouped andrepresentative immunofluorescence images of NP and Hoechst staining showinggreater viral clearance in CD151 -/- mouse lung tissue at 9 dpi (n = 4-7 pertreatment group). *P < 0.05, compared with corresponding wild-type mice.
通過檢測肺組織內包括干擾素在內多種病毒清除相關細胞因子、趨化因子,敲除CD151分子小鼠在感染后第5天這些因子轉錄水平均有顯著提升。第7天時肺更為強烈的炎癥反應也表明CD151分子敲除后病毒清除效率增大。通過TissueFAXS系統對肺組織形態學成像也顯示了敲除CD151分子后,感染9天后,肺組織損傷程度明顯減輕。

FIG 4. Compared with H1N1-infected wild-type mice,CD151-/- mice infected with H1N1
786 virus showed low lung damage score at 9 dpi.
為驗證是否在人體細胞上也存在該現象,研究人員利用針對CD151的siRNA干擾人鼻上皮細胞CD151表達后,病毒NP、NEP、M1蛋白均被約束在細胞核內,該結果進一步驗證可通過阻斷CD151分子作用達到抑制vRNPs的核遷出作用,從而阻斷病毒復制的作用。
這項研究進一步深入挖掘了甲型流感感染機制,揭示了在CD151分子在IAV病毒蛋白核輸出入胞的關鍵作用,為以后開發新型抗病毒藥物以外提供有效的其他選擇和補充手段。


