Immunity,|,突破!周溪/陆路合作揭示靶向病毒RNAi抑制子的抗病毒药物研发新策略

来源:iNature(ID:Plant_ihuman)

RNA 干扰 (RNAi) 是植物和无脊椎动物中的主要抗病毒机制,但在病毒感染后哺乳动物细胞中缺乏可检测的病毒 (v) siRNAs 质疑该途径在哺乳动物免疫中的功能相关性。

2021年9月22日,中科院武汉病毒所/病毒学国家重点实验室周溪团队与复旦大学医学分子病毒学教育部/卫健委重点实验室陆路团队合作研究在Immunity在线发表题为“Inhibition of viral suppressor of RNAi proteins by designer peptides protects from enteroviral infection in vivo”的研究论文,该研究设计了一系列专门针对肠道病毒 A71 (EV-A71) 编码的蛋白 3A,一种 RNAi (VSR) 病毒抑制因子的肽。这些肽在感染细胞中消除了 EV-A71 的 VSR 功能,并导致 vsiRNA 的积累和病毒复制的减少。这些 vsiRNA 是有功能的,正如靶标 RNA 的 RISC 加载和沉默所证明的那样。

VSR 靶向肽 (VTP) 对 EV-A71 以及另一种肠道病毒柯萨奇病毒-A16 感染的影响在删除 RNAi 途径的核心成分 Dicer1 或 AGO2 后被消融。在体内,VTP 治疗通过可检测的 vsiRNA 保护小鼠免受致命的 EV-A71 攻击。该研究结果为 RNAi 在哺乳动物免疫中的功能相关性提供了证据,并提出了传染病的治疗策略。

RNAi是一种在真核生物中高度保守的转录后基因沉默机制,同时也是一种高效的抗病毒天然免疫机制。当病毒感染宿主细胞后,病毒RNA复制所产生的dsRNA被RNAi通路关键蛋白Dicer识别,并切割成病毒来源的小干扰RNA(vsiRNA),这些vsiRNA进一步组装入RNA诱导的沉默复合物RISC,介导被感染细胞内病毒RNA的降解。同时,许多病毒通过编码病毒RNAi抑制子(Viral Suppressor of RNAi, VSR)来拮抗RNAi抗病毒免疫。

2017年,周溪团队的合作研究发现:肠道病毒EV71的非结构蛋白3A具有RNAi抑制(VSR)活性,能阻止Dicer对病毒dsRNA切割及vsiRNA产生;而缺失了3A-VSR活性的EV71突变病毒能在被感染的哺乳动物细胞与体内产生大量vsiRNA,激发RNAi抗病毒反应,从而证明RNAi作为一种抗病毒免疫在哺乳动物中依然存在,并揭示了一种人类病毒逃逸RNAi免疫的机制(Immunity2017)。

此外,他们还发现了黄病毒(登革病毒、乙脑病毒、寨卡病毒等)、SARS-CoV-2、甲病毒、风疹病毒、丙肝病毒等多种重要人类病毒编码的VSR蛋白,并揭示其与宿主RNAi抗病毒通路相互作用的分子机制(CellRes.2019、SciAdv.2020、JVirol.2020、Sci China-Life Sci.2020、Virol Sin.2020、Viruses2021)。

在本研究中,研究团队创新性的提出了靶向VSR、从而释放RNAi抗病毒潜能的药物研发概念。他们以肠道病毒EV71为对象,针对其3A蛋白的VSR关键功能区域设计了数种VSR靶向多肽(VSR-targeting peptide,VTP)。这些VTP能与3A蛋白直接结合,通过竞争作用,在EV71感染的细胞中解除3A对RNAi的抑制,诱导大量病毒vsiRNA的产生;这些vsiRNA进而被组装入RISC,介导被感染细胞内EV71 RNA的降解,高效抑制EV71复制。

更重要的是,VTP在小鼠体内也能释放RNAi抗病毒反应,产生大量vsiRNA,抑制EV71在小鼠全身各器官的复制,拯救病毒感染导致的小鼠死亡与临床症状。同时,VTP所针对的3A蛋白上的靶点区域在多种肠道病毒的3A蛋白中高度保守,研究团队也发现VTP能抑制多种肠道病毒的复制,具有广谱抗肠道病毒活性。

该研究首次证实了通过VTP特异性靶向VSR,可以在病毒感染的细胞与体内有效释放RNAi抗病毒免疫,充分证明了RNAi作为哺乳动物抗病毒免疫在生理和功能上的重要性。更重要的是,从抗病毒药物研发上来说,该研究基于新的抗病毒机制,发现VSR是一类全新的药物靶标,并针对肠道病毒的VSR研发出机制上first-in-class的候选抗病毒药物,为其它重要病毒的抗病毒药物研发提供了新的思路与策略。

此外,针对肠道病毒的VTP具有很低的动物体内毒性与抗原性,较高的热稳定性与蛋白酶稳定性,有望进一步开发为治疗手足口等肠道病毒感染疾病的新型药物。同时,该项研究已申请中国、PCT及美日澳等多国发明专利。

文章链接:

https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(21)00361-7

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