【原】廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院：干擾素刺激的外泌體hACE2有效抑制新冠病毒復(fù)制和感染

hzangs 2021-05-20

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COVID-19自爆發(fā)以來(lái)已成為全球性大流行疾病。SARS-CoV-2病毒的S蛋白特異性識(shí)別hACE2并以其作為受體，是病毒感染的重要機(jī)制。近日，來(lái)自廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中山大學(xué)人類(lèi)病毒學(xué)研究所張輝課題組的研究人員在Signal Transduction and Targeted Therapy雜志上發(fā)表文章，發(fā)現(xiàn)干擾素α/β增加了外泌體hACE2的表達(dá)并競(jìng)爭(zhēng)性阻斷了病毒的進(jìn)入，外泌體hACE2可作為潛在的抗病毒策略。

圖：外泌體hACE2在體內(nèi)外阻斷SARS-CoV-2病毒的感染

新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的出現(xiàn)引起了高度傳染性的呼吸系統(tǒng)疾?。–OVID-19）。與2003年和2012年的SARS-CoV感染相似，SARS-CoV-2感染的患者表現(xiàn)出一系列臨床癥狀，例如高燒和急性肺炎，死亡率約為3%到5％。自最初爆發(fā)COVID-19以來(lái)，該病已蔓延到全球180多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。COVID-19的全球傳播還在持續(xù)威脅著全球經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)健康。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)新的抗SARS-CoV-2治療和預(yù)防策略來(lái)防治COVID-19。

SARS-CoV-2屬于冠狀病毒譜系B，系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)其與SARS-CoV密切相關(guān)。SARS-CoV-2感染是由病毒S蛋白與細(xì)胞表面受體相互作用而引發(fā)的。與SARS-CoV相似，SARS-CoV-2的S蛋白的S1亞基利用人類(lèi)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（hACE2）作為功能受體感染靶細(xì)胞。SARS-CoV-2的S蛋白的結(jié)合親和力甚至高于SARS-CoV的結(jié)合親和力，可能使得SARS-CoV-2具有更高感染性和傳播性。重組ACE2（rACE2）已證明可以保護(hù)肺部免受感染損傷，目前據(jù)報(bào)道人重組可溶性ACE2（hrsACE2）抑制了Vero細(xì)胞以及工程人血管類(lèi)器官和人腎類(lèi)器官中SARS-CoV-2的感染，這表明ACE2在COVID-19治療中起著關(guān)鍵作用。

在病毒感染過(guò)程中，I型干擾素（IFN）被作為抵抗病毒入侵的初始宿主防御策略。I型干擾素對(duì)多種細(xì)胞類(lèi)型的病毒具有廣譜抗病毒活性，并充當(dāng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的介質(zhì)。人類(lèi)可以產(chǎn)生13種I型干擾素，包括眾多的IFNα亞型和IFNβ，誘導(dǎo)許多基因的表達(dá)——即所謂的IFN刺激基因（ISG）。ISG在抗病毒反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，抗HIV宿主因子APOBEC3G被該研究團(tuán)隊(duì)確定為ISG。由于I型干擾素是宿主細(xì)胞抵抗病毒感染的非常強(qiáng)大的防御手段，因此許多病毒將通過(guò)各種策略規(guī)避干擾素誘導(dǎo)的反應(yīng)。因此，研究ISG和病毒逃避反應(yīng)所用的策略至關(guān)重要，外源性I型干擾素或模擬干擾素反應(yīng)的分子在未來(lái)的抗病毒免疫治療中將具有巨大潛力。

外泌體是膜包被的細(xì)胞外囊泡（EVs），直徑40-150 nm，從細(xì)胞釋放到細(xì)胞外影響細(xì)胞外環(huán)境。在內(nèi)體成熟期間，內(nèi)吞囊泡通過(guò)內(nèi)吞作用在質(zhì)膜的脂筏域中出現(xiàn)囊泡，從而引起早期內(nèi)體的細(xì)胞內(nèi)形成，在高爾基復(fù)合體的幫助下成為晚期內(nèi)體。這些晚期內(nèi)體進(jìn)一步發(fā)展成多囊泡體（MVB）。MVB可以與溶酶體融合并降解，也可以與質(zhì)膜融合以釋放其中的囊泡，這樣可以將外泌體釋放到細(xì)胞外空間，或者整合到質(zhì)膜中。轉(zhuǎn)運(yùn)所需的內(nèi)體分選復(fù)合物（ESCRT）家族在外泌體的生物發(fā)生和貨物分選中起著至關(guān)重要的作用。特別是ESCRT家族成員，如Hrs、Tsg101和Alix參與了外泌體生物發(fā)生的調(diào)控。Hrs的消耗減少了外泌體的分泌。除這些ESCRT家族成員外，外泌體還包含其他保守蛋白，例如CD9、CD63和CD81。許多研究表明外泌體在許多疾?。òò┌Y、心血管疾病和其他感染性疾?。┑闹委熤衅鹬匾饔?。外泌體可以通過(guò)各種方法改造作為疫苗和藥物載體?；谕饷隗w的策略可能是治療COVID-19的安全有效的治療工具。

在這項(xiàng)研究中，研究人員分析了不同細(xì)胞系中hACE2的表達(dá)和調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)hACE2不僅可以在細(xì)胞表面表達(dá)，還可以被包括人支氣管上皮細(xì)胞16HBE、H1299和HEK293T細(xì)胞在內(nèi)的不同細(xì)胞系經(jīng)外泌體分泌到細(xì)胞外。使用Hrs特異的shRNA敲低Hrs后，外泌體hACE2的表達(dá)下調(diào)，并在IFNα/β處理后上調(diào)。外泌體hACE2可以與SARS-CoV-2-S / HIV-1假病毒顆粒表面的S蛋白和S蛋白的純化受體結(jié)合域（RBD）相互作用。因此，利用純化的外泌體hACE2抑制SARS-CoV-2感染，發(fā)現(xiàn)與外泌體hACE2或IFNα/β共培養(yǎng)后，SARS-CoV-2-S/ HIV-1假病毒顆粒進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程被阻斷。值得注意的是，與外泌體hACE2共培養(yǎng)后，野生型SARS-CoV-2的復(fù)制受到了抑制。這些發(fā)現(xiàn)揭示了調(diào)節(jié)外泌體hACE2水平的機(jī)制，并可能為COVID-19治療提供一種新穎的治療策略。

參考文獻(xiàn)：The interferon-stimulated exosomal hACE2 potently inhibits SARS-CoV-2 replication through competitively blockingthe virus entry. Signal Transduct Target Ther. 2021 May 12;6(1):189.