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本文首次发现超级感染排斥（SIE）限制新冠病毒（SARS-CoV-2）细胞共感染，影响其进化，意义重大。
引言
2019 年，世界卫生组织（WHO）收到中国武汉多例致命病毒性肺炎病例报告，后证实由严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 型（SARS-CoV-2）引起，即新冠肺炎（COVID-19）。截至 2025 年 2 月，全球确诊病例近 800 million，死亡超 7 million。SARS-CoV-2 持续变异，产生多种令人担忧的变异株（VOCs），如 XBB，部分变异株的出现与病毒重组有关。
病毒重组需细胞共感染，而这受超级感染排斥（SIE）调节。SIE 可阻止已感染细胞被相关病毒再次感染，在多种病毒感染中发挥作用，但 SIE 与 SARS-CoV-2 感染的相关性此前未知。此外，感染的局部传播也会影响细胞共感染频率。有证据表明 SARS-CoV-2 在感染患者和实验动物器官内呈局部传播，形成离散病灶，但这对共感染的影响尚未明确。本研究旨在探究 SIE 对 SARS-CoV-2 共感染的影响。
结果
利用显微镜和流式细胞术量化 SARS-CoV-2 对细胞的共感染
为研究 SIE 对 SARS-CoV-2 的作用，选用两种仅荧光蛋白编码不同的 SARS-CoV-2 报告病毒变体。经检测，这两种病毒在 VAT 细胞（过表达 ACE2 和 TMPRSS2 的 VeroE6 细胞）中复制动力学相似。通过高分辨率共聚焦显微镜观察和流式细胞术分析，证实可区分感染不同报告病毒的细胞，表明该病毒适用于研究 SIE。
SIE 抑制 SARS-CoV-2 对细胞的共感染
使用荧光报告病毒系统在 VAT 细胞中研究发现，随着初次感染 SARS-CoV-2 ZsGreen 和二次感染 SARS-CoV-2 mCherry 时间间隔增加，共感染细胞比例逐渐降低，4 小时后差异具有统计学意义。进行反向实验（初次感染 mCherry，二次感染 ZsGreen），发现 SIE 起始动力学存在细微差异。总体而言，观察到 SARS-CoV-2 ZsGreen 和 mCherry 之间存在双向 SIE，首次描述了 SARS-CoV-2 感染引发的 SIE 及时间依赖性的共感染抗性。
SIE 起始呈指数式降低二次病毒感染先前感染细胞的能力
进一步研究 SIE 起始动力学，通过计算二次感染病毒的滴度（红形成单位 RFU 和绿形成单位 GFU），发现二次感染病毒感染先前感染细胞的能力随感染时间间隔增加而降低。应用单相衰减模型拟合数据，发现该模型与数据拟合良好，表明 SIE 起始可能与初始 SARS-CoV-2 基因组转录或复制直接或间接相关，尽管 SIE 潜在机制仍待确定。
SIE 抑制 SARS-CoV-2 在局部病毒传播过程中的共感染
在确定 SIE 在单细胞水平限制 SARS-CoV-2 共感染后，通过经典噬斑实验研究其对病毒群体在细胞单层局部传播时共感染的影响。实验模拟 SARS-CoV-2 在体内的空间化传播，感染 VAT 细胞单层后，用半固体覆盖物限制病毒长距离传播。结果显示，不同荧光标记病毒感染灶相遇时，圆形轮廓中断且重叠极少，共感染区域仅占感染面积的 2.9%，表明 SIE 限制了不同感染灶中 SARS-CoV-2 群体的共感染。
讨论
本研究首次提供实验证据表明 SIE 限制 SARS-CoV-2 细胞共感染，其指数式起始限制了病毒共感染及基因交换机会，可能控制 SARS-CoV-2 不同谱系间的重组，这对公共卫生意义重大。
SIE 起始动力学与病毒 RNA 合成积累相关，但不同病毒株和细胞类型中，SIE 起始参数可能因 SARS-CoV-2 复制速率不同而变化。研究还发现 SIE 影响病毒复制中翻译前步骤，虽 SIE 潜在机制未知，但与其他冠状病毒及流感病毒 A 的研究结果表明，其可能与病毒复制相关。
研究使用的 VAT 细胞不分泌干扰素（IFN）α 或 β，说明观察到的 SIE 不依赖于 1 型 IFN 反应，但其他先天免疫机制可能参与，需进一步研究先天免疫对 SIE 起始速率的调节作用。
SIE 限制了 SARS-CoV-2 在宿主内传播时的共感染，类似现象也在流感病毒 A 局部传播中出现，表明 SIE 限制共感染是呼吸道病毒在呼吸道上皮局部传播的共同特征。
重组在冠状病毒生物学中很重要，SARS-CoV-2 进化过程中有重组证据，但从全球病毒种群看，重组较为罕见。研究表明 SIE 是冠状病毒重组的主要限制因素，可能阻碍重组 VOCs 产生，但能否利用这一机制预防重组 VOCs 出现仍有待探索。
本研究证实 SIE 在 SARS-CoV-2 感染细胞中起作用，影响病毒局部传播时的相互作用动态，降低病毒重组可能性。但要深入理解 SIE 在 SARS-CoV-2 持续进化中的作用及潜在机制，还需更多研究。
