新冠病毒感染性為何這麼強?除了ACE2,另一種蛋白受體也可能是...

2020-11-25 騰訊網

近日，由布裡斯託大學(University of Bristol)領導的一個國際科學家團隊發現了一個讓新冠病毒能夠在人類細胞中具有高度傳染性並且迅速傳播的「秘密開關」。

此前已有研究表明，新冠病毒會利用ACE2受體感染人類細胞。現在，來自兩份不同論文的新研究表明，為了有效地感染人類細胞，新冠病毒還能夠利用一種叫做神經纖毛蛋白（Neuropilin-1，簡稱NRP1）的受體，使其與S蛋白相結合促進感染——這種受體在包括呼吸道、血管和神經元在內的許多人體組織中都非常豐富。

兩篇相關成果發表在10月20日的《科學》（Science）雜誌上，它描述了如何通過抑制病毒和宿主之間一種新發現的相互作用的抑制劑，來降低病毒感染人類細胞的能力。

科學家們表示，這意味著可能找到一種潛在的抗新冠病毒治療方法。

與其他冠狀病毒引起普通感冒和輕度呼吸道症狀不同，COVID-19的病原體具有高度傳染性和傳播性。到目前為止，為什麼新冠病毒容易感染呼吸系統以外的器官，如大腦和心臟，這一主要問題仍然沒有得到解答。

要感染人類，新冠病毒必須首先附著在人類呼吸道或腸道細胞表面。一旦附著，病毒就侵入細胞，然後複製自身的多個副本。複製的病毒隨後被釋放，導致病毒的傳播。

這種病毒附著和入侵人類細胞的過程是由一種名為「刺突」蛋白質的病毒蛋白完成的。了解「刺突」蛋白識別人類細胞的過程，對於開發抗病毒療法和治療新冠的疫苗至關重要。

由來自德國、芬蘭、愛沙尼亞和澳大利亞的30多名科學家組成的國際研究團隊共同研究了neuropilin-1是否對SARS-CoV-2感染髮揮了關鍵作用。

在這項突破性的研究中，布里斯托生命科學學院教授彼得·卡倫（Peter Cullen），細胞和分子醫學學院的副教授和病毒學家Yohei Yamauchi博士使用多種方法發現，新冠病毒可以識別人類細胞表面的一種叫做neuropilin-1的蛋白質，從而促進病毒感染。

圖1 NRP1與S1相互作用，增強SARS-CoV-2感染。

「在觀察SARS-CoV-2刺突蛋白的序列時，我們被一個小的胺基酸序列震驚了，它似乎模仿了人類蛋白質中與神經蛋白1相互作用的蛋白質序列。這讓我們提出了一個簡單的假設：新冠病毒的刺突蛋白是否可以通過與neuropilin-1結合，進一步幫助病毒感染人類細胞？」

之後，通過應用一系列結構和生化方法，他們已經確定了新冠病毒刺突蛋白與neuropilin-1結合的證據。在此基礎上，他們希望證明這種相互作用有助於增強在細胞培養中生長的人類細胞抵禦新冠病毒的入侵。

圖2 SARS-CoV-2 S1與NRP1 CendR結合的分子基礎。

有趣的是，德國慕尼黑技術大學和芬蘭赫爾辛基大學的科學家各自獨立發現，neuropilin-1促進了新冠病毒細胞的進入和感染。

這支研究團隊還對一些新冠死亡患者進行了屍檢分析。新冠患者中常見嗅覺障礙問題，而對感染者鼻腔組織樣本的分析結果果然發現，高表達NRP1的嗅上皮細胞和嗅神經細胞會被新冠病毒感染，這進一步確認了NRP1在病毒感染中發揮作用。

通過用抗體特異性阻斷neuropilin-1，研究人員能夠顯著減少實驗室細胞培養中的感染。「如果你認為ACE2是進入細胞的大門，那麼neuropilin-1可能是引導病毒進入細胞的一個因素。ACE2在大多數細胞中表達水平很低。因此，病毒很難找到進入的大門，而其他因素如neuropilin-1可能幫助病毒找到它入侵的大門。」Balistreri總結稱。

「重要的是，通過使用單克隆抗體(實驗室製造的類似於自然產生的抗體的蛋白質)或選擇性藥物，我們已經能夠減少新冠病毒感染人類細胞的能力。這凸顯了我們的發現在對抗新冠方面的潛在治療價值。」

不過研究人員們表示，現在推測直接阻斷neuropilin-1是否是一種可行的新冠治療方法還為時過早，而且它可能會導致副作用。目前，他們的實驗室正在測試新分子的效果，這些新分子是專門設計用來阻斷病毒和neuropilin-1之間的連接。「初步結果非常有希望，我們希望在不久的將來獲得體內驗證。」

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考來源：https://www.genengnews.com/news/sars-cov-2-uses-a-second-receptor-neuropilin-1-to-infect-human-cells/

https://medicalxpress.com/news/2020-10-neuropilin-sars-cov-infectivity-breakthrough.html

https://science.sciencemag.org/content/early/2020/10/19/science.abd2985

https://science.sciencemag.org/content/early/2020/10/19/science.abd3072

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