單純皰疹病毒1型（HSV-1）是一種常見的嗜神經(jīng)性病毒，它可以通過上皮細胞感染并進入神經(jīng)細胞，進而可能引起急性壞死性腦炎或出血性腦炎，也就是單純皰疹病毒性腦炎（HSE）。成人HSE多由HSV-1感染所引起，可導(dǎo)致嚴重的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，甚至死亡。

幸運的是，近期上海交通大學蔡宇伽團隊與丹麥奧胡斯大學S?ren R Paludan團隊聯(lián)合在《Nature》上發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)了一種神經(jīng)元特異性限制因子—TMEFF1（Transmembrane protein with EGF-like and one follistatin-like domain）。TMEFF1是神經(jīng)元細胞特異表達的，且在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中對單純皰疹病毒（HSV）具有顯著的限制作用。這一發(fā)現(xiàn)有助于深入理解大腦如何對抗病毒感染，并為開發(fā)新型抗病毒治療策略提供了重要線索。

Part 1 神經(jīng)元特異的抗病毒因子TMEFF1的發(fā)現(xiàn)研究人員使用了全基因組GeCKO v2 CRISPR文庫來鑒定神經(jīng)元特異性HSV-1限制因子。在SK-N-SH神經(jīng)母細胞瘤細胞系中，通過慢病毒單導(dǎo)向RNA（sgRNA）文庫轉(zhuǎn)導(dǎo)Cas9+細胞，并利用HSV-1-GFP感染進行篩選，基于GFP熒光強度對細胞進行分選，以鑒定候選限制因子編碼基因。通過這種方法，研究人員鑒定出了322個基因，包括TMEFF1、NKX2-8和CTXN1等，這些基因在神經(jīng)元組織中表達，其中TMEFF1顯示出最高的限制HSV-1的效力。（圖1）

圖1. TMEFF1被鑒定為神經(jīng)元中表達的HSV-1限制因子

（圖片來至《Nature》）

Part 2 TMEFF1可控制HSV-1復(fù)制和預(yù)防腦感染

研究人員利用CRISPR-Cas9技術(shù)從LUHMES衍生的神經(jīng)元敲除TMEFF1和SP100。在敲除TMEFF1的LUHMES衍生的神經(jīng)元中觀察到HSV-1的復(fù)制效率提高，病毒基因組的基因表達水平在早期就有所增加。進一步的實驗表明，從人類胚胎干細胞（hESC）分化得到的皮質(zhì)神經(jīng)元在敲除TMEFF1后，HSV-1的復(fù)制水平顯著升高，而HSV-2的復(fù)制水平也有小幅度上升，這表明TMEFF1對 α-皰疹病毒屬的兩種病毒都具有限制作用。此外，敲除TMEFF1的細胞中伴隨著顯著的神經(jīng)元細胞死亡。然而，對于其他兩種嗜神經(jīng)病毒帶狀皰疹病毒（VZV）和脊髓灰質(zhì)炎病毒（PV），敲除TMEFF1并不影響它們的復(fù)制。

而在HSV-1感染后，與野生型（WT）小鼠相比，Tmeff1-/-小鼠在感染后存活率降低，病情嚴重程度與 Irf3-/-小鼠相似，但不如 Ifnar1-/-小鼠嚴重。TMEFF1在腦干中表達，但不在眼睛或三叉神經(jīng)節(jié)中表達。與WT小鼠相比，Tmeff1-/-小鼠腦干中的病毒滴度更高，但在三叉神經(jīng)節(jié)或洗眼液中沒有顯著差異。免疫組織化學染色顯示，TMEFF1敲除小鼠腦干中的HSV-1+細胞數(shù)量明顯增加。（圖2）這些數(shù)據(jù)表明TMEFF1在控制HSV-1復(fù)制和預(yù)防腦感染中起著關(guān)鍵作用。

圖2. TMEFF1控制小鼠腦部感染HSV-1

（圖片來至《Nature》）

Part 3 TMEFF1控制HSV-1復(fù)制和預(yù)防腦感染的作用機理

研究進一步揭示了TMEFF1的抗病毒機制。實驗顯示，TMEFF1的表達不受細胞因子刺激的影響，也不影響I型干擾素的活性，這表明TMEFF1是一種獨立于I型干擾素系統(tǒng)的神經(jīng)元獨有的抗病毒因子。TMEFF1表達不影響HSV-1病毒在細胞表面的附著，在4°C下與病毒一起孵育時，病毒能夠與細胞結(jié)合，但不會進入細胞。而TMEFF1過表達導(dǎo)致細胞質(zhì)、膜和核部分的HSV-1 DNA水平降低，細胞質(zhì)裂解物中病毒衣殼蛋白的積累水平降低。這些發(fā)現(xiàn)表明TMEFF1通過阻止HSV-1進入細胞來發(fā)揮抗病毒活性。（圖3）

圖3. TMEFF1通過阻止HSV-1細胞進入來發(fā)揮抗病毒活性

（圖片來至《Nature》）

進一步實驗發(fā)現(xiàn)，TMEFF1通過與Nectin-1和NMHC IIA/B的雙重相互作用，實現(xiàn)了對HSV-1的雙重防御。（見圖4）這種機制能夠同時干擾病毒的結(jié)合階段和融合階段，從而有效地限制了病毒的復(fù)制和傳播。Nectin-1是HSV-1的膜受體之一，病毒通過其表面的糖蛋白gD與Nectin-1結(jié)合，從而啟動感染過程。TMEFF1能夠與Nectin-1相互作用，干擾這一結(jié)合過程，阻止病毒與細胞膜的初步結(jié)合。而NMHC IIA/B在病毒-細胞融合階段發(fā)揮核心作用。HSV-1在結(jié)合細胞膜后，需要進一步通過其gB蛋白與NMHC IIA/B相互作用，實現(xiàn)病毒與細胞膜的融合。TMEFF1通過與NMHC IIA/B的結(jié)合，干擾了這一融合過程，從而阻斷了病毒的進入。

圖4. TMEFF1限制HSV-1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元復(fù)制的模型圖

（圖片來至《Nature》）

綜上所述，TMEFF1的發(fā)現(xiàn)為理解大腦如何在不激活炎癥反應(yīng)的情況下直接限制病毒復(fù)制提供了新的視角，同時也為開發(fā)針對HSV-1的預(yù)防和治療手段提供了新的科學依據(jù)。

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