芝加哥大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種基因篩查工具，該工具確定了允許流感病毒感染人肺細(xì)胞的兩個(gè)關(guān)鍵因素。該技術(shù)使用新的基因編輯工具創(chuàng)建一個(gè)修飾細(xì)胞庫(kù)，每個(gè)文庫(kù)都缺少一個(gè)不同的基因，使科學(xué)家能夠看到哪些變化會(huì)影響他們對(duì)流感的反應(yīng)。這反過(guò)來(lái)可以確定抗病毒藥物的潛在目標(biāo)。

“我們目前對(duì)流感的治療方法有限。疫苗的療效各不相同，而且病毒具有變異的傾向，因此抗病毒藥物也不能起作用，”UChicago的微生物學(xué)研究生Julianna Han說(shuō)道。研究，于2018年4月10日在Cell Reports上發(fā)表。“下一波抗病毒治療將部分針對(duì)宿主，因此我們的工作有助于我們更好地了解流感病毒使用的蛋白質(zhì)和途徑。”

Han和Balaji Manicassamy，博士，UChicago微生物學(xué)助理教授和該研究的高級(jí)作者，使用CRISPR / Cas9基因編輯工具，允許科學(xué)家選擇性地敲除或關(guān)閉特定基因。他們創(chuàng)建了一個(gè)修飾的人上皮肺細(xì)胞文庫(kù)，這些細(xì)胞排列在氣道上，是第一個(gè)被流感病毒感染的細(xì)胞。每個(gè)細(xì)胞都缺少一個(gè)不同的基因，產(chǎn)生了近19,000種不同的細(xì)胞遺傳變異。

研究人員隨后將這些細(xì)胞暴露于H5N1流感病毒株，這是一種通常被稱為禽流感的甲型流感病毒。如果病毒能夠感染并殺死一種宿主細(xì)胞，那意味著它產(chǎn)生的基因和蛋白質(zhì)在病毒的復(fù)制能力中不起作用。如果細(xì)胞存活下來(lái)，這意味著它的修飾基因組以某種方式使其對(duì)病毒具有抗性 - 它現(xiàn)在錯(cuò)過(guò)了病毒依賴的途徑來(lái)復(fù)制并完成其骯臟的工作。

在將細(xì)胞暴露于H5N1病毒五輪之后，Han和Manicassamy留下了一組對(duì)流感具有相當(dāng)抗性的細(xì)胞。當(dāng)他們檢查這些強(qiáng)壯幸存者的共同點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)基因脫穎而出。一，SLC35A1，編碼一種蛋白質(zhì)，有助于在細(xì)胞表面產(chǎn)生感染受體。這是有道理的 - 如果你敲除了SLC35A1，那么病毒就無(wú)法鎖定并感染宿主。

第二個(gè)基因CIC更有趣。它是先天免疫系統(tǒng)的負(fù)調(diào)節(jié)因子，這意味著它有助于關(guān)閉細(xì)胞對(duì)外來(lái)入侵者的默認(rèn)免疫反應(yīng)。當(dāng)CIC關(guān)閉時(shí)，其他產(chǎn)生抗病毒和炎癥反應(yīng)的基因被允許點(diǎn)燃并抵抗病毒，這就是為什么缺少它的測(cè)試細(xì)胞對(duì)流感有抵抗力。

但你不能永久地淘汰像CIC這樣的基因作為抗擊流感的手段。一旦感染消失，身體需要關(guān)閉免疫系統(tǒng)的機(jī)制。如果沒(méi)有，它可能會(huì)進(jìn)入超速狀態(tài)并損害身體自身細(xì)胞，這就是自身免疫性疾病。另一方面，某些癌癥可以利用像CIC這樣的負(fù)調(diào)節(jié)劑來(lái)抑制免疫反應(yīng)，同時(shí)腫瘤細(xì)胞猖獗。

“通過(guò)關(guān)閉CIC，我們現(xiàn)在允許表達(dá)能夠應(yīng)對(duì)流感感染的抗病毒基因，”Manicassamy說(shuō)。“但它也可能在自身免疫和一些癌癥中調(diào)節(jié)炎癥基因表達(dá)。這是一種新的轉(zhuǎn)折，可能廣泛適用于除流感之外的其他疾病。”

一旦他們確定了H5N1反應(yīng)中涉及的兩個(gè)關(guān)鍵基因，Han和Manicassamy將細(xì)胞暴露于其他病原體以發(fā)現(xiàn)更多的共同點(diǎn)。CIC對(duì)所有流感病毒和幾種RNA病毒或含有RNA基因組的病毒也很重要。這些包括呼吸道和非呼吸道病毒，突出了CIC的廣泛影響。

新的遺傳篩選過(guò)程可用于尋找與感染上皮肺細(xì)胞的不同病毒相關(guān)的其他宿主基因。然后，研究人員可以尋找任何目前可用的靶向這些途徑的藥物，看看它們是否可以作為抗病毒治療再次使用。

最終，Han正在努力了解CIC如何調(diào)節(jié)其他抗病毒和炎癥基因。主機(jī)如何打開(kāi)或關(guān)閉CIC?當(dāng)它發(fā)生故障時(shí)會(huì)發(fā)生什么?

“這可能是通過(guò)CIC本身的突變或通過(guò)異常調(diào)節(jié)，”她說(shuō)。“如果我們能夠進(jìn)一步查明所涉及的內(nèi)容，我們可以嘗試弄清楚CIC在癌癥和自身免疫性疾病中是如何被錯(cuò)誤管制的。”