Nature Microbiology：近50年，甲肝病毒研究里程碑式突破

　　多年前，人类的TIM1蛋白被报道为HAV的受体。编码这种蛋白质的基因甚至有官方名称——HAV细胞受体1（HAVCR1）。但最近在Lemon实验室的研究表明，缺乏TIM1的细胞仍然可以感染HAV。

　　

甲型肝炎病毒（HAV）如何进入肝细胞并引发感染是50年来的一个谜。

HAV是近代发现的人类病原体，虽然有疫苗，但没有治疗方法。这种病毒每年仍在全球感染140多万人，它在美国造成越来越多的肝炎病例，有些是致命的。起初感染者症状非常轻微或没有症状，尤其是儿童。症状持续8周甚至更长时间的患者通常会出现恶心、呕吐、腹泻、黄疸、发烧和腹痛。初次感染后，10%到15%的感染者在头六个月内症状复发。急性肝衰竭很少见，但在老年人中更为常见。

北卡罗来纳大学医学院Stanley M. Lemon实验室利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，精确定位了一种糖脂肪酸分子，发现了被称为神经节苷脂（gangliosides）的分子。这项发表在《Nature Microbiology》杂志上的研究揭示了神经节苷脂是HAV感染的关键因素，并引发了其他几个问题，例如，人类肝细胞中不同部分之间的病毒RNA究竟是如何转换来复制和引起疾病的。

在已知的五种引起人类急性或慢性肝病的肝炎病毒中，已经鉴定出丙型肝炎病毒和乙型肝炎病毒的受体。对于甲型肝炎，受体的身份仍然难以确定。作为细小RNA病毒（picornavirus）家族的害群之马，它独特地存在于两种模式中：一种是非包膜（裸）病毒（nHAV），由一种称为衣壳的蛋白质外壳围绕在RNA基因组周围；另一种是“准包膜”病毒（eHAV），其中包含病毒基因组的衣壳被包裹在宿主细胞膜内。

一旦进入肝脏，eHAV就会从感染的肝细胞中释放出来，在血液中循环，而裸露的nHAV颗粒则会在粪便中脱落。两种病毒都具有传染性。用宿主衍生的膜覆盖使eHAV在逃避抗体反应方面具有优势，而裸病毒则非常稳定，并且在环境中很容易传播。

但这两种类型的病毒最初是如何进入肝细胞和血液的呢？

HAV通过与其他病毒相似的机制感染人类；它需要与人类细胞表面的受体分子相互作用进入人体。了解病毒的受体不仅有助于研究人员了解病毒是如何进入细胞的，而且有助于创造机会设计抗病毒药物来阻止相互作用预防或治疗疾病。

“发现神经节苷脂是甲型肝炎病毒感染的重要受体，给甲型肝炎的故事增添了一个有趣的情节转折，”资深作者、北卡罗来纳大学医学院医学与微生物学教授、北卡罗来纳大学全球健康与传染病研究所成员Stanley M. Lemon博士说。“神经节苷脂在哺乳动物中结构相似，不像蛋白质，蛋白质有助于解释古老肝病毒的跨物种传播。了解是什么帮助病毒从一种动物物种跳到另一种动物物种是极其重要的，目前的COVID-19大流行就是明证。”

多年前，人类的TIM1蛋白被报道为HAV的受体。编码这种蛋白质的基因甚至有官方名称——HAV细胞受体1（HAVCR1）。但最近在Lemon实验室的研究表明，缺乏TIM1的细胞仍然可以感染HAV。

为了找到更可能的受体罪魁祸首， Anshun Das利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，在培养细胞中敲除了大约20000个基因，以找到病毒入侵所必需的人类基因。

免费索取赛业生物基因敲除细胞系技术资料

最终，他们确定了五个特定的基因，所有这些基因都是病毒所必需的。结果发现，这些基因所编码的酶或转运体指向了神经节苷脂的合成。

神经节苷脂是含糖脂肪酸分子。神经酰胺葡萄糖基转移酶可以生产神经节苷脂。UGCG基因编码这种酶。再次使用CRISPR-Cas9筛选这五个基因，最终暴露UGCG是罪魁祸首。

研究人员立即敲掉UGCG，实现了预防甲肝感染。他们还用神经酰胺葡萄糖基转移酶的化学抑制剂处理肝源性细胞，也可以防止eHAV和nHAV感染。

研究人员随后将经过改造的人工合成的HAV RNA直接注射到细胞中，发现病毒RNA复制良好，这表明神经节苷脂是病毒进入细胞所必需的，但一旦进入细胞，就不需要它复制基因组或新的病毒颗粒了。

随后的实验显示，在没有神经节苷脂的情况下，裸露的和准包膜的HAV粒子实际上都进入了细胞的一部分，但它们最终被卡在一个叫做溶酶体的隔间里，因此不会发生病毒复制。当研究人员添加神经节苷脂以后，累积的病毒利用神经节苷脂退出溶酶体，继续入侵细胞，最终将其基因组释放到细胞细胞质中，然后病毒开始复制。

“这意味着神经节苷脂对于HAV进入细胞的后期是必不可少的，”Anshman Das博士说。“它们才是真正发挥作用的受体。”

这项研究为以神经节苷脂为靶点，开辟预防甚至治疗甲型肝炎提供了明确的方向。

原文检索：Gangliosides are essential endosomal receptors for quasi-enveloped and naked hepatitis A virus

（生物通：伍松）