今日,頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》同時(shí)上線兩篇研究論文,由多國(guó)科學(xué)家組成的兩支科研團(tuán)隊(duì)背靠背地發(fā)現(xiàn),有一個(gè)過(guò)去未知的關(guān)鍵因素增強(qiáng)了新冠病毒(SARS-CoV-2)感染宿主細(xì)胞的能力:除了眾所周知的ACE2受體外,宿主細(xì)胞上另一種叫作神經(jīng)纖毛蛋白(Neuropilin-1,簡(jiǎn)稱NRP1)的受體,同樣會(huì)與新冠病毒的S蛋白相結(jié)合,作為輔助,把病毒“拉”入細(xì)胞。
這一突破性的發(fā)現(xiàn)不僅有助于理解為什么新冠病毒比SARS病毒具有更強(qiáng)的感染性、造成的癥狀更復(fù)雜,同時(shí)也指出了新的潛在靶點(diǎn),對(duì)于開發(fā)抗新冠病毒的藥物有重要意義。
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研究人員在論文中指出,與SARS相比,新冠病毒造成的疾病癥狀更為復(fù)雜、傳播性更強(qiáng)。不像SARS僅限于下呼吸道系統(tǒng)感染,新冠病毒會(huì)感染鼻黏膜在內(nèi)的上呼吸道系統(tǒng),因此通過(guò)打噴嚏等方式會(huì)造成病毒主動(dòng)脫落、迅速擴(kuò)散。而且,新冠感染影響多種器官(如肺和腎臟),還會(huì)引發(fā)神經(jīng)癥狀,包括嗅覺(jué)和味覺(jué)暫時(shí)喪失。
這種差異引起了科學(xué)家們的重視。然而,從病毒感染人體細(xì)胞的過(guò)程來(lái)看,兩種冠狀病毒都會(huì)識(shí)別并結(jié)合人體細(xì)胞的ACE2受體,進(jìn)而打開細(xì)胞的大門。“我們的研究起點(diǎn)是,為什么同樣結(jié)合ACE2受體,它們引起的疾病不同?”?其中一支研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人、慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Mikael Simons教授說(shuō)。
圖片來(lái)源:藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)制圖
兩支研究團(tuán)隊(duì)都把目光投向了S蛋白。S蛋白是新冠病毒用來(lái)識(shí)別細(xì)胞的“攻城錘”,也是目前開發(fā)抗病毒療法和疫苗的關(guān)鍵。新冠病毒的S蛋白有一個(gè)不同于SARS病毒的顯著特點(diǎn):具有弗林蛋白酶切割位點(diǎn)。人體內(nèi)的弗林蛋白酶因此可將新冠病毒S蛋白切割成S1和S2兩個(gè)亞單位。
仔細(xì)查看被弗林酶切割后的末端序列,S1亞單位上的一小段氨基酸吸引了他們的注意:從序列來(lái)看,這段氨基酸和人類蛋白質(zhì)中與NRP-1相結(jié)合的序列一致。
隨后,Simons教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組使用體外培養(yǎng)的細(xì)胞證明,存在ACE2的情況下,NRP-1可以促進(jìn)病毒感染。而這段序列發(fā)生突變后,NRP1便不能起到增強(qiáng)病毒感染的作用。
圖中綠色的是被新冠病毒感染的人類細(xì)胞,在沒(méi)有宿主因子NPR1的輔助時(shí),病毒的感染性大大降低
“如果把ACE2視為進(jìn)入細(xì)胞的大門,那么NRP1或許就是把病毒帶到門口的因素?!盨imons教授解釋說(shuō),“在大多數(shù)細(xì)胞中,ACE2的表達(dá)水平很低,因此病毒要找到進(jìn)入細(xì)胞的大門并不容易,而像NRP-1這樣的輔助因子可能是病毒必需的?!?/p>
這支研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)一些新冠死亡患者進(jìn)行了尸檢分析。新冠患者中常見嗅覺(jué)障礙問(wèn)題,而對(duì)感染者鼻腔組織樣本的分析結(jié)果果然發(fā)現(xiàn),高表達(dá)NRP1的嗅上皮細(xì)胞和嗅神經(jīng)細(xì)胞會(huì)被新冠病毒感染,這進(jìn)一步確認(rèn)了NRP1在病毒感染中發(fā)揮作用。
患者的鼻腔樣本組織顯示,新冠病毒感染了NRP1陽(yáng)性的嗅上皮細(xì)胞
另一支英國(guó)布里斯托大學(xué)主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)采用一系列結(jié)構(gòu)和生化方法,同樣確認(rèn)了新冠病毒S蛋白與NRP1有直接的相互作用。
更重要的是,在體外培養(yǎng)的人類細(xì)胞系中,兩支研究團(tuán)隊(duì)分別采用針對(duì)NRP1的單抗或選擇性NRP1抑制劑,以阻止S蛋白與NPR1的相互作用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果都顯示,新冠病毒的感染性得到明顯下降。
研究人員在論文中總結(jié)說(shuō),這些結(jié)果表明,“針對(duì)新冠病毒S蛋白與NRP1的相互作用,可以為遏制COVID-19大流行提供一條過(guò)去未知的途徑。”?
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