流感病毒拮抗宿主天然免疫的全新機制—對SARS-CoV-2等新興病毒與宿主互作研究的啟示

近期，International Journal of Biological Macromolecules期刊在線發表了題為“IAV inhibits the host antiviral defense mediated by LncRNA-LRIR to enhance viral replication”的研究成果（PMID: 40780338）。該研究揭示了甲型流感病毒（Influenza A Virus, 簡稱IAV）拮抗宿主抗病毒免疫的全新分子機制，闡明IAV可通過抑制宿主長非編碼RNA（Long Non-Coding RNAs，簡稱LncRNAs）的表達、削弱其介導的抗病毒防御以實現免疫逃逸并促進自身復制，豐富了對IAV拮抗宿主天然免疫分子機制的認知，為新型抗流感藥物的研發提供全新靶點與理論支撐。

LncRNAs是一類長度超過200個核苷酸、且無蛋白編碼能力的RNA分子。全面理解調控IAV復制的lncRNAs及其潛在機制，對于鑒定新型抗病毒藥物靶點至關重要。研究表明，IAV感染可誘導部分lncRNAs的表達以抑制病毒復制，這類lncRNAs包括lncRNA-01615、lncRNA-155、lncRNA-45、lncRNA-61、lncRNA-AVAN、lncRNA-GBP1P1、lncRNA-IFITM4P、lncRNA-ISG20、lncRNA-ISR、lncRNA-IVRPIE、lncRNA-LINC01197、lncRNA-LINC02574、lncRNA-PINK1–2:5、lncRNA-RDUR、lncRNA-RPS6P3和lncRNA-SAAL，它們構成了宿主的自我防御機制。有趣的是，具有促進IAV復制功能的lncRNA-NRAV、lncRNA-AROD和lncRNA-THRIL在病毒感染后表達下調，這可能是宿主應對病毒感染的另一種自我保護反應。值得注意的是，盡管宿主可通過調控lncRNAs表達激活抗病毒免疫，但越來越多的證據表明，IAV能夠劫持部分lncRNAs以增強自身復制。此類lncRNAs包括lncRNA-ACOD1、lncRNA-IPAN、lncRNA-MxA、lncRNA-NSPL、lncRNA-PAAN、lncRNA-PCBP1-AS1、lncRNA-PSMB8-AS1、lncRNA-TSPOAP1-AS1、lncRNA-USP30-AS1和lncRNA-VIN。然而，IAV通過抑制lncRNAs介導的抗病毒防御、進而拮抗宿主免疫并促進自身復制的分子機制，此前仍未被系統闡明。

如前所述，團隊總結了IAV與宿主互作網絡的研究進展，包括IAV與宿主lncRNAs之間的相互作用。為進一步探討lncRNAs在IAV感染中的作用，團隊使用流感病毒WSN毒株感染A549細胞，并在感染12小時后提取總RNA進行全轉錄組測序。數據分析顯示，感染12小時后，共有2735條lncRNAs顯著下調，5289條lncRNAs顯著上調（foldchange>2，p<0.05）（圖1A、B）。從中選取8條下調及14條上調的lncRNAs進行熱圖與火山圖分析（圖1C、D）。這22條lncRNAs在WSN感染A549細胞后呈現極顯著的差異表達，提示其可能在IAV感染過程中介導包括調控病毒復制在內的多種生物學功能。隨后，研究采用qRT–PCR對這些lncRNAs的差異表達進行驗證（圖1E）。為快速篩選參與調控IAV復制的lncRNAs，將針對上述lncRNAs的siRNA轉染至接種于24孔板的A549細胞，隨后進行WSN感染，并通過空斑實驗測定病毒滴度。結果顯示，使用siRNA-1干擾LncRNA-ENST00000514933可顯著促進IAV復制，且調控作用最為突出（圖1F）。進一步功能實驗證實，該lncRNA的抗病毒活性主要依賴于258至381 nt和38-97 nt的區域，其可直接抑制IAV基因組的復制與轉錄。然而，IAV在感染過程中可主動抑制該lncRNA的表達，削弱其介導的抗病毒防御功能，為自身高效復制創造條件。

該研究得到了“十四五”國家重點研發計劃(2021YFD1800205)、國家自然科學基金(32473013、32272992和31772775）及其他相關項目的資助。

圖1 鑒定參與調控IAV復制的lncRNA

傳統上鑒定參與調控病毒復制的宿主生物分子（如lncRNAs或宿主蛋白）往往需要較長周期，研究人員需構建大量過表達質粒才能完成篩選。而在本研究中，團隊采用siRNA干擾策略實現了對參與調控IAV復制的lncRNAs的快速篩選，整個初篩流程僅需一個月左右即可完成。這一策略顯著縮短關鍵宿主因子的篩選周期，為快速鑒定調控IAV復制的宿主生物分子提供新思路。這種基于siRNA的篩選策略還可進一步推廣至其他病毒研究領域，有望將宿主抗病毒因子的初篩鑒定周期從數月縮短至數周，具備較為廣泛的應用前景。

病毒-宿主互作網絡蘊藏三種主要的抗病毒藥物靶點：病毒靶點、宿主靶點和病毒對宿主天然免疫的拮抗作用，其中病毒靶點是傳統抗病毒藥物靶點，宿主靶點次之，而病毒對宿主天然免疫的拮抗作用在抗病毒藥物研發過程中最容易被忽略（PMID: 35476817）（該觀點已被2026年發表于國際期刊STTT的綜述論文Antiviral drug discovery and development: challenges and future directions引用與采納）。本研究可為新型抗IAV藥物研發提供兩類核心靶點，分別是宿主lncRNA靶點與免疫拮抗作用靶點。

SARS-CoV-2與IAV之間有許多相似之處，例如：第一，兩者同為有包膜的單鏈RNA病毒；第二，兩者都可以導致呼吸道感染，且肺臟為兩者共同的主要靶器官，A549 細胞為兩者共同的常用細胞模型；第三，IAV與SARS-CoV-2感染后，宿主RIG-I、MDA5、TLR3和TLR7等模式識別受體能夠有效識別vRNAs并激活NF-κB、IRF3、IRF7等轉錄因子和JAK-STAT信號通路以此啟動抗病毒天然免疫應答；第四，IAV與SARS-CoV-2感染后均能夠靶向抑制模式識別受體、信號蛋白分子、轉錄因子和干擾素受體介導的信號轉導進而抑制干擾素及下游ISGs的表達，以此發揮拮抗宿主天然免疫的作用；第五，兩者均存在跨宿主傳播的風險并能引起急性肺損傷、多器官衰竭，其嚴重危害公共衛生安全；第六，作為單鏈RNA病毒，抗原變異和毒力變異在兩者跨宿主傳播過程中均可發生；第七，目前均可通過反向遺傳技術快速獲得拯救病毒。鑒于IAV具有相對系統的理論體系且與SARS-CoV-2有諸多相似之處，其有望成為除冠狀病毒科成員之外，對SARS-CoV-2研究最具參考價值的新標桿。此外，IAV研究成果可以為SARS-CoV-2與宿主互作的研究思路提供重要借鑒，其中包括參與調控SARS-CoV-2復制的宿主生物分子的鑒定（PMID: 35476817）。

自COVID-19疫情暴發以來已6年有余，然而，lncRNAs調控SARS-CoV-2復制及其相關機制的研究報道甚少。鑒于此，總結了一些關于病毒-宿主相互作用的觀點，期望能加速SARS-CoV-2與宿主lncRNAs相互作用的研究進程。簡而言之，核心思想在于鑒定調控SARS-CoV-2復制的lncRNAs及其調控機制。本研究中采用siRNA干擾策略實現關鍵lncRNAs的快速初篩，有效縮短了候選分子的鑒定周期，亦可為SARS-CoV-2相關研究提供重要參考。除復制周期與抗病毒信號通路外，lncRNA調控SARS-CoV-2復制的分子機制是否與宿主限制因子、宿主依賴因子、其他非編碼RNA（通過海綿機制）、微肽、自噬、細胞凋亡、代謝重編程及應激顆粒形成相關，仍是未來亟待解答的科學問題。而SARS-CoV-2是否能夠通過削弱lncRNA介導的抗病毒防御來促進病毒復制，也值得深入探究。對于未來未知新興病毒，可借鑒以上總結的lncRNAs篩選與分子機制的探究思路等，快速開展其與宿主lncRNAs的互作研究，為新興病毒的抗病毒策略研發奠定理論基礎。

圖2 聚焦于IAV復制周期的抗病毒藥物靶點圖譜

作者 | 陳納

編輯 | 目兮

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