【学术前沿】Immunity | 周溪/陆路团队合作研究揭示靶向病毒RNAi抑制子的全新抗病毒药物研发策略

RNAi是一种在真核生物中高度保守的转录后基因沉默机制，同时也是一种高效的抗病毒天然免疫机制，被认为在真菌、植物和无脊椎动物中发挥最重要的抗病毒功能。当病毒感染宿主细胞后，病毒RNA复制所产生的双链RNA（dsRNA）被RNAi通路Dicer蛋白识别并切割成病毒来源的小干扰RNA（viral siRNA，vsiRNA），这些vsiRNA进一步组装入RNA诱导的沉默复合物RISC，介导被感染细胞内病毒RNA的降解。同时，许多病毒被发现通过编码“病毒RNAi抑制子（Viral Suppressor of RNAi, VSR）”来逃逸RNAi抗病毒免疫。

2021年9月22日，中国科学院武汉病毒研究所/病毒学国家重点实验室周溪团队与复旦大学医学分子病毒学教育部/卫健委重点实验室陆路团队合作在Immunity杂志在线发表题为“Inhibition of viral suppressor of RNAi proteins by designer peptides protects from enteroviral infection in vivo”的研究论文，首次揭示通过理性设计多肽类抑制剂特异性靶向肠道病毒RNAi抑制子（VSR），能有效“解锁”病毒VSR对RNAi的抑制，充分释放RNAi的抗病毒免疫功能，在细胞与动物体内水平展现出很好的抗病毒活性，并具有较高的安全性，有进一步临床开发的潜力。

事实上，尽管RNAi作为真核生物的抗病毒免疫机制早已被公认，但一些研究发现，在许多病毒感染的哺乳动物体细胞中未能检测到病毒来源的vsiRNA，这让RNAi在哺乳动物中是否还具有抗病毒免疫功能存在一定争论。其中一种观点认为，RNAi作为一种最古老的真核生物抗病毒机制，在哺乳动物发展出干扰素等抗病毒机制的背景下，已沦为一种“进化遗迹”（evolutionary relic），不再有抗病毒功能。2017年，周溪团队与秦成峰团队合作研究发现：肠道病毒EV71的非结构蛋白3A具有VSR活性，能阻止Dicer对病毒dsRNA的切割及vsiRNA的产生；而缺失了3A-VSR活性的EV71突变病毒能在被感染的哺乳动物细胞与体内产生大量vsiRNA，激发RNAi抗病毒反应，从而证明RNAi作为一种抗病毒免疫在哺乳动物中依然存在（Immunity 2017）。此后，他们发现RNAi在人神经前体细胞及由其产生的类脑器官中发挥重要的抗病毒免疫作用，能抑制寨卡病毒感染与小头畸形发生（Cell Res. 2019 封面文章）；并发现登革病毒、乙脑病毒、寨卡病毒等黄病毒的NS2A蛋白具有VSR功能，能协助黄病毒在其感染的蚊虫与哺乳动物中逃逸RNAi免疫，对黄病毒跨种复制与致病产生影响（Sci Adv. 2020）。此外，周溪团队还发现了SARS-CoV-2、甲病毒、风疹病毒、丙肝病毒等多种重要人类病毒编码的VSR蛋白，并揭示其拮抗RNAi通路的分子机制。

以上这些研究工作有力的证实了RNAi作为一种抗病毒免疫在哺乳动物中的确存在。然而，作为一种哺乳动物的抗病毒免疫机制，RNAi在功能与生理上是否重要？是否具有治疗上的应用前景？这些关键科学问题还有待进一步回答。

在本研究中，研究团队创新性的提出了靶向VSR、从而释放RNAi抗病毒潜能的药物研发概念。他们以肠道病毒EV71为模型，针对其3A蛋白的VSR关键功能区域设计了数种VSR靶向多肽（VSR-targeting peptide，VTP）。研究发现：这些VTP能与3A蛋白直接结合，通过竞争作用，在EV71感染的体细胞中解除3A对RNAi的抑制，从而诱导大量病毒vsiRNA的产生；这些vsiRNA进而被组装入RISC，介导被感染细胞内EV71 RNA的降解，高效抑制EV71复制。更重要的是，VTP在小鼠体内也能激发RNAi抗病毒反应，产生大量vsiRNA，抑制EV71在全身各组织器官的复制，拯救EV71感染导致的小鼠死亡与临床症状。值得注意的是，在缺失了3A-VSR功能的EV71突变病毒感染的细胞与小鼠体内，以及在Dicer或AGO2缺失的细胞中，VTP均不能发挥抗病毒作用，证明其作用机制确实是靶向3A-VSR，并依赖于RNAi通路。同时，VTP所针对的3A蛋白上的靶点区域在多种肠道病毒的3A蛋白中高度保守，研究也发现VTP能很好的抑制多种肠道病毒的复制，具有广谱抗肠道病毒活性。

综上，该研究首次证实了通过VTP特异性靶向VSR，可以在感染野生型病毒的哺乳动物体细胞与动物体内有效的释放RNAi抗病毒免疫。从基础理论上来讲，VTP“解锁”的RNAi能发挥高效的抗病毒作用，充分证明了RNAi作为哺乳动物抗病毒免疫在生理和功能上的重要性。从抗病毒药物研发上来说，该研究基于新的抗病毒机制，发现VSR是一类全新的药物靶标，并针对肠道病毒的3A-VSR研发出机制上first-in-class的候选抗病毒药物，为其它重要病毒的抗病毒药物研发提供了新的思路与策略。此外，针对肠道病毒3A-VSR的VTP具有很低的动物体内毒性与抗原性，较高的热稳定性与蛋白酶稳定性，有望进一步开发为治疗手足口等肠道病毒感染疾病的新型药物。

中科院武汉病毒所/病毒学国家重点实验室方媛博士与邱洋青年研究员、复旦大学医学分子病毒学教育部/卫健委重点实验室的刘泽众博士为该论文共同第一作者，周溪研究员与陆路研究员为共同通讯作者。该项研究已申请中国、PCT及美日澳等多国发明专利。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.08.027