2020年1月31日，Cell Press新型冠狀病毒資源中心正式開放。
近期，來自華盛頓大學的研究者們從基因編輯學的視角讓我們更充分地了解了新型病冠狀毒家族的細胞生命周期，這對醫學的發展非常關鍵。
該綜述發表於Cell Press細胞出版社旗下期刊Cell上，題目為」A Crisp(r) New Perspective on SARS-CoV-2 Biology」。
Cell Press細胞出版社微信公眾號對該論文進行了解讀，旨在與廣大科研人員深入分享該研究成果以及一些未來的展望，點擊「閱讀原文」或識別下圖二維碼閱讀英文原文。
由多個研究團隊進行的全基因組CRISPR-Cas9篩查互為補充，共同揭示了新冠病毒生物學的新見解，包括病毒進入、翻譯、複製、排出以及調節這些過程的基因等各個方面。
他們將新冠病毒與其他冠狀病毒進行比較，讓我們更充分地了解了這一新型病毒家族的細胞生命周期，這對醫學的發展非常關鍵。
在過去5年中，基於CRISPR的篩查在細胞生物學領域掀起了令人矚目的發現浪潮，病毒與宿主之間的相互作用當然也是其中一個研究熱點（Puschnik et al., 2017）。
許多研究團隊現已開發許多使用小嚮導（sg）RNA庫轉導的細胞系，這些RNA能使每個細胞的單個基因發生插入或缺失，從而使相應蛋白質的表達或功能失效。
經過數周的溶細胞病毒存活篩查後，可以得到抗感染和死亡的細胞。
儘管這種方法無法鑑定出對於細胞存活來說必不可少的促病毒因子，但它仍然是一種可靠的方法，可通過對存活細胞中的基因特異性sgRNA進行測序，發現病毒感染所需的許多宿主因子。
在本期Cell中，三篇新文章（Hoffmann et al., 2020c; Schneider, et al., 2020; Wang et al., 2020）豐富了新冠病毒感染所需宿主蛋白的清單。
為了鑑定這些蛋白，這些研究使用了基於CRISPR的存活細胞篩查（Daniloski et al., 2020; Wei et al., 2020）。
這五個研究團隊使用了幾種不同的sgRNA文庫（Brunello、GeCKO和GeCKOv2），以及源自肺、肝、腎和髓樣細胞的多個人類細胞系或猴細胞系（在某些情況下是通過新冠病毒受體——人源性ACE2的外源表達進行輔助），發現了有關新冠病毒生物學的大量信息，這些信息將為該領域的未來研究奠定基礎。
這幾個篩查對彼此的發現進行了交叉驗證，其主要方法是鑑定編碼一組蛋白質的相同基因或一組基因，這些蛋白質可在細胞內形成彼此無關的功能複合物或細胞通路。
儘管我們尚不清楚其中許多蛋白在病毒生命周期中的確切作用，但它們的亞細胞定位或可提供對新冠病毒生物學的見解。
這些篩查發現了許多定位於內質網（ER）、ER-高爾基體中間區域（ERGIC）和高爾基體的蛋白質，這些蛋白對於病毒誘導的感染和細胞死亡至關重要，反映了這些細胞結構在SARS-CoV-2結構蛋白翻譯和病毒體裝配中的作用。
在對新冠病毒感染十分重要的ER宿主因子中，相對模糊的蛋白質TMEM41B是其中之一，Hoffmann及其團隊還發現該蛋白是一種對黃病毒科病毒十分重要的宿主因子（Hoffmann et al., 2020）。
最後，這些研究還確定了另外幾個對於病毒生命周期的「輸出」階段非常重要的宿主因子。
儘管尚未明確，最近的研究工作發現溶酶體胞吐作用是冠狀病毒排出感染細胞的途徑之一（Ghosh et al., 2020）。
有鑑於此，這些篩查中許多看似沒有聯繫的物質，例如胞外複合物、磷脂醯肌醇激酶（PIK3C3、PICfyve），以及其他與內體再循環相關的物質（Commander複合物、Retromer複合物、TMEM106B）——實際上可能通過溶酶體胞吐作用和/或其他胞外通路在病毒粒子進入和/或排出細胞中發揮作用。
這些論文中發現的基因需要進一步的研究，以全面了解新冠病毒的生命周期。
這說明，未來研究需要探測與病毒蛋白發生直接相互作用的因子（例如Wang et al. [2020] 提出的SCAP）、將其與調節病毒蛋白與其他宿主蛋白相互作用的因子（例如Wei et al. [2020] 提出的SWI / SNF）區分開來。
在細胞系模型中使用CRISPR技術進行的存活細胞篩查是一個開始，因為在原代人類細胞中探析這些蛋白質和新冠病毒生物學的相關性非常重要，有利於最終揭示新冠病毒在人類體內的具體生理過程。
例如，一項新研究表明，在人體中循環傳播的新冠病毒優先考慮將TMPRSS2介導的刺突激活（Hoffmann et al., 2020a）及細胞膜融合作為進入人肺上皮細胞的主要方式。
然而，新冠病毒在具有低表達水平TMPRSS2的細胞系（例如Vero細胞）中傳代時，往往會選擇在弗林蛋白酶切割位點發生突變的突變體，通過內吞作用進入細胞。
上述兩種不同的細胞進入途徑並不是相互排斥的，而且可因體內和體外的不同細胞類型而異（Hoffmann et al., 2020b; Simmons et al., 2013）。
但是，對於使用低水平表達TMPRSS2的細胞系進行的篩查，我們需要謹慎解釋其結果，即內體宿主因子不一定是促病毒的，直到我們在原代細胞中得到驗證。
篩查中鑑定出的許多基因產物和複合物可能是抗擊新冠的治療靶點。
確實，一些研究提供的數據顯示了可靶向篩查中某些複合物的抗病毒活性（Daniloski et al., 2020; Wang et al., 2020）。
雖然基因篩查提示我們，有必要進一步探究與這些促病毒宿主因子結合的現有複合物和藥物，我們還需要使用生化篩查發現靶向這些通路的小分子，這或能揭示抗擊新冠病毒感染的新型抗病毒藥。
最後，許多研究報告了，除新冠病毒之外，某些基因還具有抗擊多種不同冠狀病毒（有時還包括其他家族的病毒）的效力。
這種方法可以確定病毒生物學的共性，從而開發出作用廣泛的抗病毒藥物，幫助我們為下一輪病毒大流行做好準備。
利用基於CRISPR-Cas9技術的生存細胞篩查鑑定出的促病毒宿主因子
上圖標明了促病毒蛋白（或多因子複合物）（紅色）及其推定的亞細胞定位（黑色），以及這些蛋白（或複合物）在病毒生命周期中的推定作用（紫色）。
新冠病毒與細胞表面受體結合後，通過兩種可能的機制進入細胞——內吞或病毒粒子膜與質膜融合。
在細胞質中，RNA基因組進行翻譯和複製，產生亞基因組轉錄RNA。
結構基因翻譯發生在粗面內質網（ER）中，而病毒體的裝配、成熟和轉錄後修飾發生在整個ER、ER-高爾基體中間區域（ERGIC）和高爾基體網絡中，但具體過程尚不清楚。
病毒粒子通過溶酶體和/或其他具有胞吐作用的囊泡運輸到細胞表面。
內體循環以及內體與溶酶體之間的相互作用被認為在病毒的排出中發揮重要作用，但目前尚未明確。
論文信息：
論文標題：
A Crisp(r) New Perspective on SARS-CoV-2 Biology
論文網址：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31625-1
DOI：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.003
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺「網易號」用戶上傳並發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.