香港大學袁國勇團隊再發力 Nat Commun成功設計對抗流感病毒新方法

導 讀

流感病毒嚴重威脅著全球的健康。不斷的基因突變和基因重組會導致新的流感病毒的產生，並進一步導致病毒跨物種從動物傳播到人類，引起人類感染甚至流行性爆發。儘管目前以神經氨酸酶抑製劑（如奧司他韋和扎那米韋）為代表的抗病毒藥物在治療流感中取得了較好的效果，但需要感染早期服用的時間窗口和不斷出現的耐葯病毒如A（H1N1）pdm09，A（H3N2），A（H5N1）和A（H7N9）給流感的治療提出了巨大挑戰，控制流感病毒感染迫切需要廣譜抗病毒藥物。香港大學微生物系袁國勇院士團隊繼前幾日在PNAS發表題為「Differentiated human airway organoids to assess infectivity of emerging influenza virus」的研究論文（PNAS：香港大學成功建立成熟的呼吸道"類器官"，助力預測新發流感病毒的感染性）之後，近日該團隊又在《Nature Communications》雜誌在線發表題為「Dual-functional peptide with defective interfering genes effectively protects mice against avian and seasonal influenza」 的研究論文報道了一種基於缺陷干擾基因和雙功能肽的抗流感病毒藥物。

缺陷病毒(defective virus) 缺陷病毒是指因病毒基因組不完整或者因基因某一點改變而不能進行正常增殖的病毒。 缺陷病毒不能複製，但卻能干擾同種成熟病毒體進入易感細胞，抑制野生型病毒的複製，故又稱為缺陷干擾顆粒 (defective interfering particles,DIP) 。 雖然體內實驗已經證明流感DI病毒可作為一種有效的，同時又具有誘導耐藥性風險低的潛在廣譜抗病毒藥物，但將在其作為治療藥物仍存在一些擔憂。 首先，流感病毒DIV可能與野生型甲型流感病毒重配以產生新的重配株， 其次，首次應用後機體產生的中和抗體可能影響隨後應用的抗病毒效果。因此通過遞送與DIP產生相關的缺陷干擾基因（DIG）作為抗病毒藥物可避免產生新的重配病毒的風險和不需要的免疫原性問題。

袁國勇院士團設計了相對保守的流感病毒基因（DIG3）的短缺損傷片段(分別命名為DI-PB2, DI-PB1和 DI-PA gene)，將以上基因分別轉染293T or A549 cells後再用 A(H7N7)和 A(H5N1) 感染細胞，發現DIG可以有效抑制兩種病毒在細胞中的生長，進一步研究發現DIG可促進細胞DIV的產生。

團隊還通過動物實驗分析了DIG對流感的預防和治療效果，他們通過jetPEI和DI-PA，DI-PB1和DI-PB2複合物（jetPEI / DIG-3）通過氣管內遞送，發現jetPEI / DIG-3顯示出有效的抗A（H7N7）病毒效力，其預防效果好於扎那米韋，治療效果與扎那米韋相當。

為進一步增強DIG的抗流感效果，團隊將表達DIG的質粒和具有促進核酸分子靶向性進入細胞的 HIV-1 Tat peptide (TAT) 以及具有抗病毒活性的來源於小鼠β-防禦素4的陽離子肽P1聯合應用，設計了一種名為TAT-P1的新基因輸送系統，研究顯示在DIG3/TAT-P1設計中，TAT可以將DIG3遞送到宿主細胞中抑制病毒複製，而P1肽則可以通過抑制內體液泡內的酸產生來發揮抗病毒活性，發揮雙重抗病毒作用。動物實驗結果表明：小鼠感染H1N1人類流感病毒或H7N7禽流感病毒之前一至兩天或感染後6小時，為小鼠呼吸道注入DIG3/TAT-P1，能有效提高小鼠的存活率和抑制病毒在小鼠肺部的生長。這顯示DIG3/TAT-P1能有效預防和治療流感。

AT-P1/DIG-3 對H7N7流感病毒的預防和治療效果

AT-P1/DIG-3 對A(H1N1)pdm09病毒 的預防和治療效果

袁國勇院士在當日的記者會上表示，研究人員利用了病毒基因和蛋白的方法治療流感，就是由一個複合蛋白將一些病毒基因帶進細胞，干擾整個細胞里複製病毒的過程。袁國勇認為，這次研究成果對將來流感和其他病毒感染的治療提供了重要的新方法和科學依據。

Professor Yuen Kwok-yung said that the short defective fragments of relatively conserved influenza virus genes (DIG3) can interfere with the correct replication of the influenza virus genome and hence inhibit the growth of influenza virus.

袁國勇教授

袁國勇教授1981年畢業於香港大學醫學院，是傑出的微生物學家，傳染病專家和外科醫生。他首先確認SARS是由冠狀病毒，而不是其他的衣原體或其他病因形成，被譽為「抗SARS英雄」。2004年，他獲香港特別行政區政府頒授「銀紫荊星章」以表彰他對抗SARS病毒的努力。袁教授2007年當選中國工程院院士。他同時也是港科院院士、英國皇家內科學院、外科學院和病理學院院士。

ABSTRACT

Limited efficacy of current antivirals and antiviral-resistant mutations impairs anti-influenza treatment. Here, we evaluate the in vitro and in vivo antiviral effect of three defective interfering genes (DIG-3) of influenza virus. Viral replication is significantly reduced in cell lines transfected with DIG-3. Mice treated with DIG-3 encoded by jetPEI-vector, as prophylaxis and therapeutics against A(H7N7) virus, respectively, have significantly better survivals (80% and 50%) than control mice (0%). We further develop a dual-functional peptide TAT-P1, which delivers DIG-3 with high efficiency and concomitantly exerts antiviral activity by preventing endosomal acidification. TAT-P1/DIG-3 is more effective than jetPEI/DIG-3 in treating A(H7N7) or A(H1N1)pdm09-infected mice and shows potent prophylactic protection on A(H7N7) or A(H1N1)pdm09-infected mice. The addition of P1 peptide, which prevents endosomal acidification, can enhance the protection of TAT-P1/DIG-3 on A(H1N1)pdm09-infected mice. Dual-functional TAT-P1 with DIG-3 can effectively protect or treat mice infected by avian and seasonal influenza virus.

參考文獻：

1. Hanjun Zhao, Kelvin K. W. To, Hin Chu, et al. Dual-functional peptide with defective interfering genes effectively protects mice against avian and seasonal influenza. Nature Commu 9, 2358 (2018)

2. Virus genes and proteins were successfully used as antiviral drug testing HKU research team achieves vital breakthrough to fight influenza virus infection，2018，HKU

本期編輯：rojjer

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