来源:Bio生物世界 撰文:王聪

委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV),是一种由蚊子传播的病毒,能够感染所有马科动物,包括斑马等等。感染后的马科动物可能突然死亡或出现进行性中枢神经系统疾病。

人类同样也可以被这种病毒感染,携带该病毒的蚊子叮咬人类后,病毒会进入人体并驻留在神经元中,一周之后开始出现头痛、肌肉疼痛、疲劳,呕吐、恶心、腹泻、喉咙痛和发烧等症状。在最严重的情况下,该病毒会越过血脑屏障,引起脑炎,最多可能会导致四分之一的患者死亡,尤其是免疫系统较弱的人以及儿童和老年人。

该病毒于1938年被分离出来,此后每隔几年,该病毒都会通过蚊子,从动物跳转到人类,造成成千上万的感染和许多死亡。墨西哥、哥伦比亚、委内瑞拉,以及美国等国家均出现过疫情。随着气候变化的进行和人类的扩张,该病毒很可能会扩大范围并威胁到包括美国在内的美洲国家。但目前对于该病毒,人类依然束手无策,尚无有效治疗药物和预防疫苗。

值得一提的是,在冷战期间,美国前苏联均对委内瑞拉马脑炎病毒进行了生物武器化研究,曾参与该研究的前苏联生物武器专家Ken Alibek博士在《生化危机:世界上最大的秘密生物武器计划中令人毛骨悚然的真实故事》一书中做了详细记载。

2020年11月18日,华盛顿大学医学院 Michael Diamond 团队在 Nature 杂志发表了题为: LDLRAD3 is a receptor for Venezuelan equine encephalitis virus 的最新研究论文。

该研究通过CRISPR全基因组筛选,成功发现并证实LDLRAD3蛋白是委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)进入动物和人类细胞的受体。

研究团队进一步证实,LDLRAD3(D1)-Fc融合蛋白作为诱饵,可以有效结合委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV),阻止病毒感染,并通过免疫系统清除,为预防可能出现的委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)爆发,提供了有效的策略。

由于委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)具有很高的危险性,甚至曾被用作生物武器,因此研究团队并不打算直接使用委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)进行实验研究。
为了安全起见,研究团队找到了Sindbis病毒,该病毒与委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)有起源关系,且感染后只会引起轻度发烧。研究团队用VEEV病毒的部分基因替换Sindbis病毒,构建了杂交病毒——Sindbis-VEEV,该杂交病毒像真正的委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)一样感染细胞,但不会引起严重疾病。


接下来,研究团队使用了由张锋开发的基于CRISPR基因编辑CRISPR筛选技术,通过删除小鼠神经元细胞中的基因,发现只有LDLRAD3基因被删除后,Sindbis-VEEV病毒就无法感染。而重新恢复LDLRAD3基因后,神经元细胞又可以被Sindbis-VEEV病毒感染了。


此外,将LDLRAD3基因转入原本不能被Sindbis-VEEV病毒感染的细胞后,病毒就可以感染这些细胞了。


对于人类细胞,实验结果相同,匹兹堡大学的William Klimstra博士使用真正的委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)进行验证,同样证实了这些发现。
这些实验结果发现并证实了LDLRAD3蛋白是委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)进入细胞的受体,因此,阻断委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)与LDLRAD3蛋白的结合,就能够阻止该病毒的感染。

由于LDLRAD3天然存在于人类细胞中,不能删除,因此,研究团队计划通过构建LDLRAD3诱饵,诱导病毒与之结合,从而无法感染细胞,被免疫系统清除。
遗传学研究表明,LDLRAD3的结构域1(D1)对支持委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)感染是必要且足够的,并且抗LDLRAD3抗体LDLRAD3(D1)-Fc融合蛋白均可在细胞培养中阻断委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)感染。


为了测试该融合蛋白诱饵在活体动物中的效果,研究团队通过两种不同方式给小鼠注射真正的委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV),一种方式是模拟蚊子叮咬,将病毒注射到皮下,一种是直接注射到大脑


实验结果表明,给予安慰剂治疗的小鼠,感染病毒后一周内全部死亡,而接受LDLRAD3(D1)-Fc融合蛋白诱饵的小鼠,绝大部分存活,即使是直接注射病毒到大脑的10只小鼠,接受融合蛋白诱饵治疗后,也只有2只死亡。

这些结果表明,融合蛋白诱饵是一种预防人类感染委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)和治疗相关疾病的有效策略。而且,这种基于人类蛋白而非病毒蛋白的抗病毒药物,不太会导致病毒产生抗药性。因此,在疫情爆发时,可以使用这种应对策略,以防止病毒传播和进一步扩散。


论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2915-3

更多阅读

Snapgene软件安装方法
【福利】Primer Premier 6.0安装及破解办法,亲测有效
福利视频回放| 基因编辑免费公开课-CRISPR靶细胞导入策略
14份细胞培养相关技术protocol免费领(文末有福利)
如何开展单细胞测序?这里有一份详细的教程(文末有福利)
细胞焦亡研究热门吗? 分析近三年的数据后我惊呆了(文末有福利)
质粒提取常见的十七个问题及解析(文末有福利)
大牛张锋亲自解读六大CRISPR问题 |基因编辑入门科普(视频)
快速筛选阳性细菌,这个基因一定不能少!Snapgene软件课堂:如何自动生成质粒载体图谱?

文末福利:
为了让更多的科研人员及时全面的掌握CRISPR最新技术,获得基因编辑质粒系统。特于2020年12月5日至12月6日在深圳大学丽湖校区举办CRISPR/Cas9基因靶向修饰技术培训班。

文末彩蛋:关注微旋公众号,发送这些关键词,会有福利资源哦~