生物學家們長期以來一直懷疑哺乳動物是否與昆蟲、細菌和其他無脊椎動物一起共享了對抗病毒感染的精妙系統。去年發表在《科學》(Science)雜志上的兩項緊密關聯的研究給出了肯定的答案,然而來自西奈山Icahn醫學院的研究人員卻在即將發表于《Cell Reports》雜志上的一項研究中提出了相反的結論。
這項研究的結果表明,如某些人爭論的那樣,哺乳動物并沒有采用無脊椎動物所利用的防御系統:RNA干擾(RNAi)。激活的RNAi在病毒基因組復制過程中會結合病毒基因組對應序列,之后RNAi會指導細胞內蛋白質分子剪刀對病毒基因組進行剪切。借助這一機制,無脊椎動物將入侵病毒的基因組切割成無害的片段,使得病毒無法進行復制。
研究的資深作者、西奈山Icahn醫學院醫學系和微生物學系教授Benjamin tenOever博士說:“哺乳動物利用了一種形式的RNAi來微調協調子宮內發育的成百上千基因的表達。一直以來都不清楚成體哺乳動物是否與植物和昆蟲以相同的方式利用了RNAi。哺乳動物的細胞機器看起來能夠生成RNAi來對抗病毒,但我們認為它實際上只是幫助生成了不同的小RNA產物:非抗病毒的 microRNAs。”
tenOever博士說:“獲得正確的答案至關重要,因為一些研究人員正將RNAi當做治療血友病、β-地中海貧血和許多病毒感染的新型藥物的潛在基礎來開展研究。”
“我們相信我們的研究結果可以解決一個長期以來的爭論:即包括人類和小鼠在內的哺乳動物是否利用了RNAi來對抗病毒,生成的答案無疑是個好消息。一些藥物設計人員對利用RNAi來治療疾病感興趣,但他們又擔心如果RNAi是哺乳動物抗病毒感染反應的一個組成部分,基于RNAi的藥物有可能會損害人體免疫系統,導致意想不到的后果。根據我們的研究結果,現在這不是個問題。”
眾所周知,哺乳動物是利用以干擾素為基礎的系統來抵御病毒,免疫系統通過生成干擾素信號蛋白來放大機體對入侵物的攻擊。發現哺乳動物并不利用 RNAi來對抗病毒表明,基于RNAi的藥物可以增強哺乳動物體內現有的干擾素反應。tenOever博士說:“在人類天然免疫不夠之時,我們可以利用這一強有力的病毒殺傷機器。”
為了解答這一問題,來自Icahn生物醫學科學研究生院的一個研究小組利用了一種在牛和豬中引起口腔病變的病毒。他們除去了病毒的致病部分,使它變得無害,并對RNAi和干擾素敏感。隨后他們賦予了這一無害的病毒阻斷干擾素或RNAi的能力。
在小鼠實驗中,研究人員發現當病毒被設計阻斷干擾素時,沒有免疫防御發生,阻斷干擾素的病毒生長旺盛。與之相反,賦予病毒阻斷RNAi的能力,動物啟動了一種強有力的基于干擾素的防御,進一步削弱了這些RNAi阻斷病毒。當將阻斷RNAi的病毒導入到不生成干擾素的基因工程小鼠體內時也發生了相同的情況。TenOever博士說:“如果哺乳動物利用干擾素和RNAi來對抗病毒,我們會看到阻斷RNAi的病毒至少在這種環境下會旺盛生長,但是我們沒有。這是最強有力的數據反駁了近期關于RNAi存在于哺乳動物免疫機制中的一些觀點。”
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