弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)的研究人员发现了一种至关重要的机制,可以保护哺乳动物干细胞不受SARS-CoV-2和寨卡病毒等RNA病毒的感染。此前人们认为,随着哺乳动物的进化,这种机制已经消失。科学家们认为,这可能在未来的某一天被用于开发新的抗病毒疗法。

病毒感染宿主后,进入细胞进行复制。对于大多数哺乳动物的细胞,第一道保护线是蛋白质,称为干扰素。然而,干细胞缺乏触发干扰素反应的能力,它们如何保护自己还不确定。

在他们今天(7月8日)发表在《科学》杂志上的研究中,科学家分析了小鼠干细胞的遗传物质,发现其中含有构建一种名为抗病毒Dicer (aviD)的蛋白质的指令,这种蛋白质可以切割病毒RNA,从而阻止RNA病毒的复制。这种形式的保护被称为RNA干扰,植物和无脊椎动物的细胞也使用这种方法。

克里克大学免疫生物学实验室的作者和小组组长Caetano Reis e Sousa说:“研究干细胞如何保护自己不受RNA病毒的感染是很有趣的。植物和无脊椎动物也使用这种保护,这一事实表明,这种保护可能早在哺乳动物的历史上就存在了,直到进化树分裂的时候。出于某些原因,尽管所有哺乳动物细胞都具有触发这一过程的先天能力,但似乎只有干细胞才能依赖它。

“通过对这一过程的更多了解,并揭示我们免疫系统的秘密,我们希望为药物开发开辟新的可能性,利用我们身体对抗感染的自然能力。”

在实验室实验中,将工程人类细胞暴露在SARS-CoV-2中,当细胞中存在aviD时,病毒感染的干细胞比研究人员去除这种蛋白质时少三倍。

科学家们还从小鼠胚胎干细胞中培养出了迷你脑类器官,并发现,与没有这种蛋白质的类器官相比,感染寨卡病毒后,带有aviD的类器官生长得更快,产生的病毒物质更少。同样,当类器官感染SARS-CoV-2时,aviD类器官中被感染的干细胞较少。

Enzo poirier是克里克大学免疫生物学实验室的作者和博士后,他说:“为什么干细胞使用这种不同的防御机制仍然是一个谜。干扰素可能会对干细胞造成太多伤害,所以哺乳动物,包括人类,已经进化到保护这些宝贵的细胞免受这种伤害。关于这些细胞如何免受病毒感染仍有很多不确定性,我们很高兴能进一步探索。”

研究人员将继续这项工作,建立一个小鼠模型,使他们能够进一步研究aviD在哺乳动物干细胞中的作用和重要性。

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poirier, E.Z. et al. (2021). An isoform of Dicer protects mammalian stem cells against multiple RNA viruses. Science. 10.1126/science.