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(fā)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(xiàn)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(fā)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(jù)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(tǒng)闡明。

如前所述，團隊總結了IAV與宿主互作網(wǎng)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W(wǎng)SN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(shù)據(jù)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(xiàn)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(qū)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(chuàng)造條件。

該研究得到了“十四五”國家重點研發(fā)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(tǒng)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(xiàn)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(shù)月縮短至數(shù)周，具備較為廣泛的應用前景。

病毒-宿主互作網(wǎng)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(tǒng)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(fā)過程中最容易被忽略（PMID: 35476817）（該觀點已被2026年發(fā)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(fā)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(fā)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(wèi)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(fā)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(tǒng)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(fā)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(xiàn)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，為新發(fā)病毒的抗病毒策略研發(fā)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