国科大导师李杨团队揭示蝙蝠抗病毒RNA干扰通路介导的免疫耐受机制
蝙蝠能够携带大量病毒但自身往往不出现明显的病理特征,其中一个关键因素是其独特的免疫耐受能力。这些机制包括抑制过度炎症反应、高效的DNA损伤修复、免疫系统的平衡调控、独特的干扰素反应、抗病毒蛋白的作用以及与病毒的长期适应共存。这种复杂而高效的免疫调控机制,使得蝙蝠在面对病毒感染时,能够有效地控制病毒,同时避免过度的免疫反应,从而减少对自身组织的损伤,理解这些机制对人类疾病防控具有重要意义。
众所周知,蝙蝠在飞行过程中需要消耗大量的能量,因此其免疫系统需要在保证有效抗病毒的前提下尽量减少能量消耗。当前,有关蝙蝠免疫耐受的研究主要集中在依赖于蛋白表达的前提下,如干扰素(IFN)途径、炎症反应的调节、以及特定免疫基因的表达。那么蝙蝠是否采用更加节能的方式来抵御病毒的侵染?2024年8月4日,中国科学院动物研究所李杨团队在 Cell Reports 上发表了题为“Increased viral tolerance mediates by antiviral RNA interference in bat cells”的研究工作,揭示了蝙蝠中一种节能的抗病毒免疫耐受机制。
该研究特别关注了蝙蝠细胞中的抗病毒RNA干扰(RNAi)通路。在采用几种RNA病毒感染蝙蝠细胞时,细胞中产生了典型的病毒源小干扰RNA (vsiRNA),相比较于人源细胞,蝙蝠细胞的抗病毒RNAi反应明显更强。当敲除蝙蝠细胞RNAi通路中的关键蛋白Dicer,几种RNA病毒的复制积累量则大大增加,这种效果在抑制干扰素通路后依然存在,表明了蝙蝠体内存在着不依赖干扰素途径的抗病毒机制。另一方面,研究发现在Dicer蛋白有效切割病毒源双链RNA(dsRNA)的同时,减少了模式识别受体(例如,RIG-I)的底物,从而会减弱机体干扰素反应的启动,降低下游的炎症反应。此外,通过体外和细胞实验,研究发现在较高温度时,Dicer切割dsRNA效率显著升高,表明蝙蝠在飞行过程中,由于体温升高,其体内的抗病毒RNAi有可能具有更高的活力,从而高效切割病毒源dsRNA,保护蝙蝠免受病毒侵染以及防止干扰素途径的过度激活。
通过RNAi途径,蝙蝠能够在病毒早期感染阶段高效地抑制病毒复制,而不需要过度依赖能量消耗大的干扰素途径。相比于之前主要关注干扰素和炎症调节的研究,该工作揭示了RNAi途径在抗病毒免疫耐受中的关键作用,从能量角度解释了蝙蝠通过这种高效、低能耗的免疫方式在携带病毒时仍能保持健康状态的科学意义。打个比方,这种方式更倾向于控制病毒的“火种”,而不是等“火种”发展成“火灾”后,再消耗大量的“人力物力”对其进行消除。这种机制的阐明不仅有助于全面认识蝙蝠在高能耗的飞行过程中有效地控制病毒感染,还为其他动物和人类的抗病毒策略提供了新的研究思路。
中国科学院动物研究所李杨研究员为论文的通讯作者,戴云鹏博士和王宾宾博士为论文的共同第一作者。该研究得到了杜克-新加坡国立大学(Duke-NUS)医学院王林发教授的大力支持,也得到了国家自然科学基金、科技部重点研发等项目的支持。