文 | 白露

人乳頭狀瘤病毒（HPV）是包括宮頸癌、肛門癌、口咽癌在內(nèi)的幾種癌癥的主要病因，每年全世界有近30萬婦女死于宮頸癌。盡管疫苗為預(yù)防HPV感染提供了可靠的第一道防線，但它們無法預(yù)防所有HPV亞型的感染，具有一定局限性，且目前也沒有專門抑制HPV感染或傳播的藥物。因此，研究人員仍在繼續(xù)尋找抵御該病毒的其他選擇。

在3月17日發(fā)表于PNAS上的一項新研究中，耶魯大學(xué)癌癥中心的研究人員證明了一種可以阻止HPV感染的新方法，他們合成了一種可以阻止病毒感染細胞通路的肽。研究人員表示，這種方法可能最終不僅有助于治療HPV，也有助于治療其他病毒感染 [1]。

圖片來源：PNAS [1]

先前的研究表明，病毒復(fù)制需要病毒蛋白質(zhì)和細胞蛋白質(zhì)之間的關(guān)鍵相互作用。這些蛋白質(zhì)介導(dǎo)了感染的許多方面，包括病毒基因組到復(fù)制位點的運輸。

HPV是一種無包膜DNA病毒，含有360個L1主要衣殼蛋白分子和72個L2衣殼蛋白分子。在HPV感染中，逆向囊泡轉(zhuǎn)運復(fù)合物retromer與病毒衣殼蛋白L2結(jié)合，并將進入的病毒粒子分類到逆行運輸通路，運輸?shù)郊毎?，在那里病毒可以實現(xiàn)自我復(fù)制。

領(lǐng)導(dǎo)該研究的Daniel DiMaio博士團隊先前已發(fā)現(xiàn)細胞穿透肽的核心作用片段出奇的短。這些肽穿透細胞膜僅需6個氨基酸的序列，而與retromer蛋白結(jié)合僅需3個氨基酸的序列。

“我們意識到可以合成一種短肽，使其足以穿透細胞膜，結(jié)合retromer并阻止感染。我們決定嘗試一下，”DiMaio說，“幸運的是，嘗試的第一種肽就起作用了。”

具體來說，研究人員合成了一種含29個殘基的肽，命名為P16/16 。該肽包含HPV16衣殼蛋白L2的retromer結(jié)合位點（retromer-bindingsite，RBS）和細胞穿透肽（cell-penetratingpeptide，CPP）（下圖A）。他們將P16/16加入到未受感染的HeLa細胞（人宮頸癌細胞）培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)這些肽進入了細胞質(zhì)并與retromer結(jié)合（下圖B）。接著用HPV16假病毒感染HeLa細胞時，病毒就不能再與retromer結(jié)合并離開內(nèi)體，因為retromer被肽結(jié)合，感染就被阻斷了。

A：（頂部）帶有野生型CPP片段（紅色）和RBS（綠色）的L2肽序列。CPP或RBS突變肽中的氨基酸替換以藍色顯示。B：將未感染的HeLa細胞與P16/16孵育3小時后染色。紅色標記Retromer位置，綠色標記P16/16位置。重疊的信號在合并圖譜中為黃色，細胞核呈藍色。（圖片來源：PNAS [1]）

實驗結(jié)果還顯示，P16/16能引起感染的劑量依賴性降低（下圖）。此外，該肽也能有效抑制HPV18和HPV5 假病毒的感染。這兩種病毒是已知依賴于retromer的其他HPV類型，與HPV16一樣，HPV18是一種高危的致癌型HPV，感染生殖器粘膜，而HPV5是一種與皮膚疣和癌癥相關(guān)的分化型HPV。

圖片來源：PNAS [1]

接下來的實驗發(fā)現(xiàn)，這種病毒感染抑制作用即使在P16/16被去除后仍然存在 。“事實上我們不知道肽的活性有多長，但這種阻斷作用可能是不可逆轉(zhuǎn)的。病毒似乎也從細胞中消失了。細胞有某種方式可以感覺到感染沒有正常進行，因此它可以清除病毒。”DiMaio解釋道。

也就是說，如果進入的病毒不與retromer結(jié)合，細胞就具有清除侵入病毒的機制，意味著在這一步短暫的抑制會不可逆的阻斷病毒感染。

在與威斯康星大學(xué)的同事進行的后續(xù)體內(nèi)實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)P16/16也能抑制小鼠的HPV感染。這表明P16/16在雌性小鼠生殖道中沒有失活，并且能夠進入該組織中支持HPV感染的基底角朊細胞。

最后值得一提的是，無論是細胞實驗還是小鼠實驗，P16/16均未顯示明顯的毒性。

總結(jié)來說，這項研究證實了retromer介導(dǎo)的逆行HPV侵入細胞的機制，并驗證了細胞內(nèi)病毒轉(zhuǎn)運作為抗病毒靶點的可行性。

由于retromer還與其他病毒（丙型肝炎病毒、流感病毒、腺相關(guān)病毒、艾滋病病毒等）感染有關(guān)，該研究中合成的肽P16/16和其他靶向retromer的分子也可能影響這些病毒的感染。

盡管在治療上使用肽存在挑戰(zhàn)，但確定一種易受干擾且必需的細胞內(nèi)蛋白質(zhì)之間相互作用，可能會激勵開發(fā)更多阻斷這種相互作用的藥物。基于此策略的方法可能會適用于多種病毒。

相關(guān)論文：

[1] Pengwei Zhang et al. Cell-penetrating peptide inhibits retromer-mediated human papillomavirus trafficking during virus entry, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1917748117

參考資料：

1# Scientists find new way to block cancer-causing HPV virus （來源：Medical press）