病毒感染人體如同外星體入侵我們的家園地球,地球如何加強「防禦」和「軍隊建設」來保護人類的家園,一直是科學家和大眾關心的重要問題。如果不能及時有效地控制病原微生物入侵人體,可能會引起機體死亡或留下後遺症。而近幾年新發或暴發的病毒感染,如禽流感病毒和寨卡病毒等,亟待抗病毒藥物或疫苗來預防和治療。
中國科學院分子細胞科學卓越創新中心(生物化學與細胞生物學研究所,簡稱分子細胞中心)王紅豔研究組與上海大學魏濱實驗室合作,發現細胞內的7脫氫膽固醇還原酶(DHCR7)下調機體先天免疫抗病毒感染的功能與機制,阻斷這個酶的活性可以顯著增強人體免疫「衛士」巨噬細胞清除寨卡病毒(ZIKV)、流感病毒(H1N1)、皰疹病毒(HSV)等多種病毒的「戰鬥力」。該研究為抵抗新發或高致病性病毒的感染提供了新型藥物靶點。相關論文12月25日在線發表於《免疫》,相關發明已申請專利。
膽固醇與心血管疾病密切相關,但最近的研究顯示,降低巨噬細胞的膽固醇合成還有助於抵禦病毒感染。該研究通過篩選「鎖定」了對DNA病毒、RNA病毒感染都會出現「異常表達」的還原酶「DHCR7」,DHCR7能將7-脫氫膽固醇(7-DHC)轉化為膽固醇,是膽固醇生物合成的最後一步。研究人員在實驗中阻斷DHCR7活性後,能在降低膽固醇的同時促進7-DHC累積,最終增強了一型幹擾素(如IFNβ)的產生水平,從而有效阻止病毒感染。
研究人員進一步探索了「信號通路」的構建,發現類似於「接力棒的傳遞過程」:7-DHC如同免疫「衛士」巨噬細胞的膜表面的雷達,將病毒入侵的「危險信號」傳遞給巨噬細胞內蛋白激酶AKT3,促進AKT3活化;AKT3隨即與負責基因轉錄的IRF3結合,通知IRF3緊急產生更多的幹擾素IFNβ。這種信號通路就像吹響的「集結號」,最終讓巨噬細胞儘快清除入侵病毒。
有意思的是,治療乳腺癌的化療藥物他莫昔芬(Tamoxifen)曾被美國食品藥品監督管理局批准可以用於抑制DHCR7活性,研究人員在此次研究中發現了他莫昔芬具有抑制皰疹病毒和塞卡病毒感染的新功能。
專家表示,這項研究揭示了一種膽固醇代謝產物7-DHC通過影響先天免疫的信號傳導通路提高抗病毒反應的新機制,並指出靶向DHCR7能增強抵抗多種病毒感染的功能,這將有助於開發抗病毒感染的新型藥物。
分子細胞中心肖俊博士和李偉芸博士後為該論文共同第一作者。此研究工作得到中國科學院上海營養與健康研究所翟琦巍研究員、中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所陳化蘭院士、南京大學模式動物研究所楊中州研究員等的大力合作。研究獲國家自然科學基金委、科技部、中科院等經費支持,得到分子細胞中心的動物平臺、細胞平臺、分子生物學技術平臺等支持。