Nature子刊 | 白血病病毒如何隱藏在體內(nèi)？為病毒治療提供全新靶點(diǎn)策略

當(dāng)病毒能像潛行者般消失在人類免疫系統(tǒng)的視線里，藏匿數(shù)十年之久，卻又隨時(shí)可能發(fā)起致癌攻勢(shì)，這樣的能力可謂“滅絕點(diǎn)匠心”。人類 T 細(xì)胞白血病病毒-1 型（HTLV-1）便是這種“偽裝大師”。HTLV-1 屬于致癌逆轉(zhuǎn)錄病毒，感染后雖大多數(shù)人終生無癥狀，但少數(shù)會(huì)發(fā)展為成人 T 細(xì)胞白血病/淋巴瘤（ATL），一種極具侵襲性、死亡率高的惡性疾病。這種病毒為何能夠長(zhǎng)期潛伏、不被免疫系統(tǒng)察覺？其潛伏機(jī)制長(zhǎng)期以來是病毒學(xué)領(lǐng)域的一大未解之謎。

近日，來自熊本大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了HTLV-1 基因組中一個(gè)此前未被注意的靜默元件（viral silencer），這段病毒自身編碼的序列可招募宿主的RUNX1 轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體，抑制病毒基因表達(dá)，使其進(jìn)入“沉默”狀態(tài)，避免免疫監(jiān)視與清除。該研究題為“Intragenic viral silencer element regulates HTLV-1 latency via RUNX complex recruitment”，發(fā)表在《Nature Microbiology》雜志上。

HTLV-1與HIV-1：潛伏機(jī)制的關(guān)鍵分野

逆轉(zhuǎn)錄病毒分為內(nèi)源性和外源性兩類，宿主通過沉默病毒DNA以維持基因組穩(wěn)定。HTLV-1與人類免疫缺陷病毒1型（HIV-1）在轉(zhuǎn)錄調(diào)控上存在顯著差異。HIV-1依靠Tat蛋白與5′-LTR形成強(qiáng)正反饋，持續(xù)高水平復(fù)制；而HTLV-1的5′-LTR正向轉(zhuǎn)錄常被沉默，僅間歇性激活，3′-LTR反向轉(zhuǎn)錄則更為穩(wěn)定。這種沉默有助于HTLV-1長(zhǎng)期潛伏、減少抗原暴露、逃避免疫清除。本研究發(fā)現(xiàn)，HTLV-1利用一個(gè)短調(diào)控序列及CCCTC結(jié)合因子（CTCF）調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的自發(fā)潛伏機(jī)制，為理解HIV-1潛伏及開發(fā)抗病毒策略提供新思路。

HTLV-1 原病毒中的 OCR 具有抑制功能

研究人員比較了HIV-1和HTLV-1感染者的血漿病毒RNA水平，發(fā)現(xiàn)HIV-1病毒載量顯著高于HTLV-1，后者多為檢測(cè)不到。雖然HIV-1的Tat和HTLV-1的Tax蛋白均可調(diào)控5′-LTR啟動(dòng)子，但實(shí)驗(yàn)證明兩者啟動(dòng)子本身活性差異不大，提示還有其他順式或反式調(diào)控元件影響病毒產(chǎn)量。利用ATAC-seq分析HTLV-1潛伏感染細(xì)胞及患者PBMC，發(fā)現(xiàn)除已知的3′端絕緣子和增強(qiáng)子外，在5′端病毒聚合酶編碼區(qū)存在一個(gè)新的開放染色質(zhì)區(qū)域（OCR），而HIV-1及其他δ型逆轉(zhuǎn)錄病毒未見類似結(jié)構(gòu)。功能驗(yàn)證表明，該OCR顯著抑制5′-LTR啟動(dòng)子活性，卻對(duì)3′-LTR幾乎無抑制作用，提示其在HTLV-1特有的潛伏和低復(fù)制中發(fā)揮關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄抑制功能。

OCR 上沉默子復(fù)合物的分子特征解析

轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)分析顯示，RUNX、ETS和GATA家族可能參與沉默調(diào)控，其中RUNX1在CD4?T細(xì)胞中表達(dá)最高，并在報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)中展現(xiàn)出最強(qiáng)的抑制活性。ChIP-seq結(jié)果表明，RUNX1、ETS1、GATA3及其共因子CBFβ均可結(jié)合OCR，HDAC3與Sin3A或通過RUNX1–CBFβ復(fù)合物介導(dǎo)沉默。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，RUNX1的三個(gè)結(jié)合位點(diǎn)缺一不可，突變會(huì)導(dǎo)致沉默功能喪失。該沉默作用在T細(xì)胞中最為顯著，有助于病毒在宿主體內(nèi)長(zhǎng)期潛伏。進(jìn)一步研究確認(rèn)，RUNX1依賴其Runt結(jié)構(gòu)域發(fā)揮抑制作用，過表達(dá)可降低tax基因的RNA與蛋白水平，而敲低RUNX1則削弱抑制效應(yīng)。這一機(jī)制可能影響HTLV-1相關(guān)疾病（如ATL）的發(fā)生與進(jìn)展。

來自HTLV-1感染者的CD4+ T細(xì)胞單細(xì)胞分析

之后研究團(tuán)隊(duì)利用單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)分析了3例惰性ATL患者的CD4?T細(xì)胞，比較了培養(yǎng)前后感染HTLV-1細(xì)胞的狀態(tài)。結(jié)果顯示，感染細(xì)胞可分為兩類：一種為培養(yǎng)后出現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄爆發(fā)簇，表現(xiàn)為病毒基因組整體染色質(zhì)開放并激活轉(zhuǎn)錄；另一類在培養(yǎng)前后均存在，處于潛伏狀態(tài)，其基因組在5′與3′LTR間呈現(xiàn)三處ATAC-seq峰，對(duì)應(yīng)沉默子（OCR）、絕緣子和增強(qiáng)子區(qū)域。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄爆發(fā)過程中RUNX1與ETS1表達(dá)下降，GATA3與Sin3A表達(dá)上升；盡管RUNX1水平降低，其轉(zhuǎn)錄因子基序活性僅中度下降，提示共因子變化是沉默功能調(diào)控關(guān)鍵。尤其是ETS1可顯著增強(qiáng)5′-LTR與OCR介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性，是RUNX復(fù)合物功能的重要分子開關(guān)。這些結(jié)果揭示了沉默子、絕緣子與增強(qiáng)子在病毒潛伏與激活中的潛在協(xié)同作用。

HTLV-1 OCR對(duì)HIV-1病毒學(xué)特性的影響

研究者假設(shè)RUNX1介導(dǎo)的HTLV-1沉默子（OCR）可對(duì)HIV-1產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)性沉默作用。為驗(yàn)證該假設(shè)，他們將野生型（wt）或缺失RUNX1結(jié)合位點(diǎn)的突變型（mt）OCR插入HIV-1的nef區(qū)域，構(gòu)建重組HIV-1（rHIV-1）質(zhì)粒，并在Jurkat T細(xì)胞中進(jìn)行單輪感染實(shí)驗(yàn)。

結(jié)果顯示，不同病毒在感染后1天的HIV-DNA水平無顯著差異，但ChIP-qPCR證實(shí)RUNX1可結(jié)合至整合病毒的OCR區(qū)域。感染2天后，wt-OCR顯著降低p24蛋白表達(dá)及細(xì)胞病變效應(yīng)，而mt-OCR無此作用。在WIPE實(shí)驗(yàn)中，wt-OCR明顯減少病毒持續(xù)存在，且該效應(yīng)在突變RUNX結(jié)合位點(diǎn)后部分喪失。這表明OCR對(duì)HIV-1具有顯著沉默作用，并可能影響HIV-1與HTLV-1的不同感染結(jié)局。

總之，本研究首次揭示了HTLV-1病毒潛伏感染的關(guān)鍵分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)位于5′-LTR與絕緣子之間的OCR，通過招募RUNX1、GATA3和ETS1三種轉(zhuǎn)錄因子，實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒基因表達(dá)的可逆性抑制。這一機(jī)制不僅幫助HTLV-1維持長(zhǎng)期潛伏狀態(tài)，逃避免疫監(jiān)視，還能在適當(dāng)時(shí)機(jī)激活病毒表達(dá)，促進(jìn)感染傳播。

相比之下，HIV-1缺乏類似的調(diào)控序列，其潛伏狀態(tài)更多依賴宿主細(xì)胞的基因及表觀遺傳環(huán)境，這也解釋了兩者在病毒潛伏和激活上的顯著差異。

“這是我們首次發(fā)現(xiàn)一種允許人類白血病病毒調(diào)節(jié)自身隱形性的內(nèi)在機(jī)制，”佐藤教授說。“這是一種巧妙的進(jìn)化策略，現(xiàn)在我們理解了它，或許能夠在治療上扭轉(zhuǎn)乾坤。”

綜上，本研究深入解析了這兩種人類逆轉(zhuǎn)錄病毒在沉默與再激活過程中的獨(dú)特調(diào)控機(jī)制，為未來針對(duì)病毒潛伏期的治療策略提供了全新靶點(diǎn)，也為理解病毒與宿主的長(zhǎng)期共演化關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。

來源：https://www.nature.com/articles/s41564-025-02006-7

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