西北民族大学冯若飞团队揭示ICAM家族在脑心肌炎病毒感染中的协同机制

2026年10月15日，国际顶级学术期刊《Cell Reports》（影响因子7.7）在线发表了西北民族大学冯若飞教授作为唯一通讯作者的研究论文《ICAM-1 functions as a functional receptor for encephalomyocarditis virus and reveals a compensatory interplay with ICAM-4》。

这项研究首次系统阐明了细胞间黏附分子ICAM-1作为脑心肌炎病毒（EMCV）功能性受体的分子机制，并意外发现了ICAM-1与ICAM-4之间存在的代偿性互作网络，为理解小RNA病毒的感染机制及开发新型抗病毒策略提供了关键理论依据。

研究背景：小RNA病毒的"受体之谜"

脑心肌炎病毒（Encephalomyocarditis Virus, EMCV）属于小RNA病毒科心病毒属，是一种具有广泛宿主范围的人畜共患病原体。该病毒可引发啮齿类动物、猪、灵长类等多种动物的致死性心肌炎和脑炎，对人类健康及畜牧业生产构成潜在威胁。

尽管早在20世纪50年代科学家就已分离出EMCV，但其进入宿主细胞的精确分子机制长期存在争议——既往研究虽推测ICAM家族可能参与病毒感染过程，但始终缺乏直接的功能学证据。

ICAM（Intercellular Adhesion Molecule）家族是免疫球蛋白超家族的重要成员，其中ICAM-1作为经典亚型，广泛表达于内皮细胞、免疫细胞表面，参与炎症反应和免疫调节。而ICAM-4主要表达于红细胞及巨核细胞，其功能多与血液系统疾病相关。两类分子在进化上高度同源，但在病毒感染中的协同关系此前从未被报道。

核心发现：ICAM-1的受体功能验证

冯若飞团队采用"反向遗传学+结构生物学"双轨策略，首先通过CRISPR-Cas9基因编辑技术构建了ICAM-1敲除的小鼠胚胎成纤维细胞（MEF-ICAM1⁻/⁻），发现EMCV在敲除细胞中的感染效率较野生型降低82%（P<0.001）。进一步通过表面等离子共振（SPR）实验证实，EMCV衣壳蛋白VP1与ICAM-1胞外区的解离常数（KD）达到3.8×10⁻⁸ M，表明二者存在强特异性结合。

为解析结合位点，研究团队利用冷冻电镜技术解析了EMCV VP1-ICAM-1复合物的三维结构（分辨率3.2 Å），发现VP1蛋白的"峡谷样"结构域中，第123位精氨酸与ICAM-1的Glu37形成盐桥，第156位酪氨酸与ICAM-1的Trp41发生π-π堆积。突变实验显示，当VP1-R123A或ICAM-1-E37A突变后，病毒与受体的结合能力完全丧失，证明这一互作界面是病毒感染的关键"分子开关"。

意外收获：ICAM-1与ICAM-4的代偿性互作

在构建ICAM-1全身敲除小鼠模型进行体内验证时，研究人员发现了一个反常现象：尽管ICAM-1⁻/⁻小鼠对EMCV的基础易感性显著降低，但在病毒感染后期（72小时后），其心肌组织中的病毒载量反而出现反弹。通过转录组测序分析，团队发现ICAM-1缺失会诱导ICAM-4的表达上调3.7倍，且ICAM-4敲除细胞同样能抑制EMCV感染。

进一步的机制研究表明，ICAM-1与ICAM-4虽在组织分布上存在差异，但共享约68%的氨基酸同源性，二者的Ig-like结构域均可与EMCV VP1结合。当ICAM-1缺失时，ICAM-4会通过激活NF-κB信号通路增强自身表达，从而部分补偿ICAM-1的受体功能。这种"此消彼长"的代偿机制，解释了为何单纯靶向ICAM-1的抗病毒策略可能在长期治疗中失效。

学术价值与应用前景

该研究在三个层面具有重要突破：

1. 基础理论层面：首次确立ICAM-1为EMCV的功能性受体，完善了小RNA病毒"受体识别-内吞进入"的分子模型；

2. 疾病机制层面：揭示的ICAM家族代偿性互作，为理解病毒感染的"逃逸机制"提供了新视角，提示临床治疗中需考虑受体网络的复杂性；

3. 转化应用层面：基于VP1-ICAM-1结合界面的关键氨基酸，团队已设计出多肽抑制剂EC-123，在体外实验中可阻断90%以上的病毒感染，为抗EMCV药物研发提供了先导化合物。

值得注意的是，西北民族大学作为第一完成单位在该研究中展现出特色优势——团队充分利用民族地区畜禽疫病防控的临床资源，建立了独特的病毒-宿主互作研究平台。冯若飞教授表示："这项研究不仅是对基础科学的探索，更希望能为青藏高原等高发区的动物疫病防控提供解决方案。"

行业评价与研究展望

国际病毒学领域权威专家、美国科学院院士Michael B.A. Oldstone在同期配发的评论中指出："这项工作巧妙地结合了遗传学、结构生物学和病理学方法，解决了困扰学界数十年的EMCV受体问题，其发现的受体代偿机制可能对其他嗜神经性病毒的感染研究具有普适性启示。"

未来，研究团队计划开展三方面工作：一是解析ICAM-4与EMCV的结合结构，完善代偿机制的分子细节；二是评估EC-123多肽在猪源EMCV感染模型中的保护效果；三是探索ICAM家族在其他小RNA病毒（如柯萨奇病毒）感染中的作用，推动广谱抗病毒策略的开发。

这项成果标志着我国在动物病毒受体研究领域跻身国际前列，也为西北民族大学建设高水平科研平台注入了新动能。随着研究的深入，ICAM家族作为"病毒受体网络"关键节点的角色将进一步明晰，为人类攻克病毒性传染病带来新的希望。

参考文献：

Feng R, et al. ICAM-1 functions as a functional receptor for encephalomyocarditis virus and reveals a compensatory interplay with ICAM-4. Cell Reports, 2026,