mBio｜清华大学基础医学院丁强团队建立虫媒黄病毒Powassan病毒细胞模型并发现潜在抗病毒药物

近日，清华大学基础医学院丁强团队在《mBio》杂志上发表了一篇题为“Recapitulation of the Powassan virus life cycle in cell culture”的研究论文。该研究首次建立了Powassan病毒（Powassan virus, POWV）复制子（replicon）和单轮感染性颗粒（single round infectious particles, SRIPs）系统，为研究POWV生命周期以及研发抗病毒药物提供了安全高效的平台。

POWV是一种通过蜱虫传播的黄病毒，可引起人类严重的神经损伤和死亡。近年来，POWV感染人类病例逐渐增多。因此，理解POWV生命周期并制定抗病毒策略至关重要。目前，没有批准的预防疫苗或治疗POWV感染的药物。由于POWV活病毒需在生物安全三级实验室（BSL-3）操作，这给研究带来了挑战。

病毒复制子（replicon）是自主复制的病毒RNA，一般是在基因组中将负责病毒颗粒组装的结构蛋白基因删除，只包含执行病毒基因组复制功能的非结构蛋白基因。结构蛋白基因的缺失使其不会产生感染性病毒颗粒，可在BSL-2环境下操作[5]。为了构建POWV复制子细胞模型，丁强课题组宋晶伟博士构建一个包含分泌型荧光素酶（Gluc）报告基因和杀稻瘟菌素抗性基因（BSD）的POWV复制子。将以上复制子RNA电转至Huh7细胞，进行多轮BSD药物筛选，获得含高效复制的POWV复制子Huh7细胞系（Huh7-POWV)（图1）。进一步序列分析发现，POWV复制子基因组中存在三个核苷酸适应性突变，分别是G4079A、G4944T和G6256A。其中G4079A和G6256A分别引起NS2AR195K和NS3V560M氨基酸变异，G4944T在NS3G122G属于同义突变。这三个适应性突变协同增强了POWV的复制能力。随后，研究人员利用POWV复制子系统进行高通量筛选（HTS）抗病毒药物，发现霉酚酸和石蒜碱对POWV复制有较好的抑制效果，该证明了Huh7-POWV系统作为筛选抗病毒药物的便利工具。

图1 POWV复制子系统构建

虽然复制子模型成功模拟病毒生命周期中病毒RNA的复制过程，但并不能研究病毒的入侵和病毒颗粒的组装与释放。为了解决这些限制，研究人员在POWV复制子系统基础上，通过遗传互补病毒结构蛋白基因，分别构建了POWV和ZIKV单轮感染性病毒粒子系统（SRIPs）（图2）。利用该系统进行交叉中和试验，结果显示针对ZIKV E蛋白的单克隆抗体不能有效地中和POWV SRIP感染，这表明POWV与ZIKV存在独特的抗原谱。该项研究中建立的POWV复制子和SRIPs系统，为研究POWV生命周期以及开发抗病毒药物提供重要研究工具。

图2 POWV和ZIKV单轮感染性病毒颗粒系统的构建

清华大学基础医学院博士后宋晶伟为该论文的第一作者，博士生洪嘉遥、杨晨、张羽等参与了此工作。论文的其他作者还包括山西医科大学李卓阳、贺培凤教授。丁强研究员为论文的通讯作者。清华大学基础医学院张林琦教授为该研究提供帮助。该研究在国家重点研发计划（2021YFC2300200-04和2023YFC2305900）、国家自然科学基金（82341084, 82272302, 82241077和32070153）、北京市自然科学基金（Z220018）、清华大学万科公共卫生与健康学科发展专项基金（2022Z82WKJ013）和山西医科大学-清华大学医学院前沿医学协同创新中心等资助下完成。

文章来源：清华大学基础医学院

原文链接： https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.03468-23

本期编辑：可爱晨