「新冠疫情」清华等团队从蝙蝠“百毒不侵”中找答案：发现新冠病毒抑制剂( 二 ) |病毒抑制剂|蝙蝠|清华大学|

周鹏等人此前也证实，蝙蝠体内总是保持了一定量的干扰素表达。干扰素是一个很关键的抗病毒蛋白，如果它在身体中总是保持“低量” ，就相当于动物本身具有“全天候保护”的防御机制。
“我们现在初步的结论是它的免疫通路会保持一定量的防御状态，但不会免疫过激。像人感染SARS等病毒最后会死于过度的炎症反应，但是蝙蝠的炎症反应和先天免疫不会过激，所以它也不会受到损伤。 ”
周鹏等人此前也提到过类似思路，研究蝙蝠携带病毒而不患病这一独特之处，有望让人类从中学习如何对抗病毒。
作者们认为，蝙蝠的生理学研究和基因组测序结果为解释其耐受病毒的能力提供了多种解释，而功能基因组学筛选可以帮助我们进一步理解病毒感染蝙蝠细胞所需要的宿主因子。
两万多个基因筛选：蝙蝠与人类的病毒感染机制有何不同？
基于以上背景，研究团队建立了第一个蝙蝠（黑妖狐蝠,Pteropus alecto）的全基因组CRISPR敲除文库并完成了黑妖狐蝠肾上皮细胞（PaKi细胞）的流感病毒感染的全基因组CRISPR筛选，从中找到了20多个病毒复制所依赖的宿主因子（图一）。
与此同时，杜克-新加坡国立大学医学院的王林发课题组用RNA干扰（RNAi）的方法进行了蝙蝠细胞针对腮腺炎病毒感染的筛选，找到了数十个病毒依赖的宿主因子。
通过对两个课题组的筛选结果进行比较，研究团队发现其中都包括细胞内吞作用和蛋白分泌通路的重要基因，这些跟人类细胞的病毒感染是类似的，说明蝙蝠细胞和人类细胞的病毒感染对这些通路的依赖是保守的。
除此之外，两组筛选都发现了一个共同的新的宿主基因MTHFD1 。 MTHFD1编码亚甲基四氢叶酸脱氢酶，是DNA和RNA的组成成分嘌呤碱基从头合成的重要代谢酶。
非常有意思的是，以前的工作在人体细胞的全基因组筛选病毒宿主因子都没有发现MTHFD1 。进一步的研究发现蝙蝠细胞的MTHFD1表达水平比人类相应组织的细胞要低很多，这可能和蝙蝠适应飞行生活的生理变化有关。
总体来说，研究团队通过对蝙蝠细胞的两万多个基因进行系统全面的筛查，确定了数十个病毒复制所依赖的关键蝙蝠基因。这些基因在蝙蝠和人类中功能是保守的，但是基因表达水平的物种差异可能决定了病毒感染的不同的病理结果。
发现抑制剂carolacton
研究团队进一步发现， RNA病毒包括腮腺炎病毒、马六甲病毒、寨卡病毒等都对MTHFD1的缺失非常敏感，而MTHFD1的抑制剂carolacton对于上述病毒的复制有非常强的抑制作用。这个现象在蝙蝠和人类细胞都很显著。
Carolacton是一种天然产物，被作为抗生素候选分子用于抑制细菌的菌膜生成。
令人欣喜的是，通过与中国疾控中心合作，研究团队发现carolacton也能有效的抑制新冠病毒在人体细胞中的复制，而且抗病毒有效浓度远远低于细胞毒性浓度，展示出了良好的成药性。
蝙蝠的基因筛查导致了MTHFD1这个全新的抗病毒药物靶点及carolacton这个抗病毒小分子的发现。这个结果也提示我们可以从研究蝙蝠的病毒感染机制中学习到如何应对病毒感染。

本文插图
蝙蝠细胞的全基因组CRISPR筛选找到一个RNA病毒复制的关键宿主因子MTHFD1 ，其抑制剂carolacton能有效抑制新冠病毒在灵长类动物细胞系中的复制。
据悉，研究团队后续将在动物感染模型上进一步对carolacton及其衍生物的抗病毒功能进行临床前测试，希望能将其作为一种广谱抗病毒药物早日推向临床。 MTHFD1相关的基因对病毒的影响及其药物靶向的研究也有望提供更多的候选药物分子。
另外，研究团队前期建立的全基因组筛选系统也将在针对蝙蝠的其它组织细胞，特别是免疫细胞的研究中发挥巨大作用，帮助研究者继续探寻蝙蝠的更多的奥秘。