IFITMs：对抗基孔肯雅病毒和寨卡病毒感染的新防线

基孔肯雅病毒（CHIKV）目前缺乏针对性药物和疫苗。研究人员开展了 IFITMs 对 CHIKV 和寨卡病毒（ZIKV）感染影响的研究，发现 IFITMs 可抑制这两种病毒感染，还能调节免疫反应，为抗病毒研究提供了新方向。

　　基孔肯雅病毒（CHIKV）是一种主要由埃及伊蚊和白纹伊蚊传播的虫媒病毒，自 1952 年在坦桑尼亚首次分离以来，已在全球一百多个国家出现。感染 CHIKV 的患者大多会遭受数月甚至数年的多关节痛和肌痛，严重影响生活质量。然而，目前针对 CHIKV 感染，既没有获批的药物，也没有可用的疫苗，治疗主要依赖支持性护理，预防则侧重于控制蚊媒和个人防蚊措施。

在病毒感染过程中，宿主的先天免疫反应是抵御病毒入侵的第一道防线。感染细胞中的模式识别受体（PRRs），如 toll 样受体（TLRs）和维甲酸诱导基因 I（RIG-I）受体，能够识别病毒成分，并触发下游信号级联反应，促进包括干扰素调节因子（IRFs）、核因子 κB（NF-κB）和激活蛋白 1（AP-1）等转录因子的表达和磷酸化，最终产生干扰素（IFNs）和其他细胞因子 。其中，I 型干扰素信号通路通过表达具有抗病毒活性的干扰素刺激基因（ISGs），在保护机体免受病毒感染中发挥着至关重要的作用。

免疫相关的干扰素诱导跨膜蛋白（IFITMs），包括 IFITM1、IFITM2 和 IFITM3，属于 ISGs。此前研究发现，在树突状细胞感染甲型流感病毒（IAV）以及人类患者感染严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）后，IFITMs 的表达会上调，这暗示了它们在人类抗病毒免疫反应中可能发挥重要作用 。虽然已有研究表明 IFITMs 能抑制多种病毒感染，但其抗病毒的具体机制仍不明确。

为了深入探究 IFITMs 对 CHIKV 感染的影响以及它们在人类抗病毒先天免疫反应中的作用，来自玛希隆大学（Mahidol University）等机构的研究人员开展了相关研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为抗病毒研究开辟了新的方向。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是细胞培养技术，培养了 Vero 细胞系（非洲绿猴肾细胞）、HFF-1 细胞系（人皮肤成纤维细胞）和 C6/36 细胞系（白纹伊蚊细胞） ；其次是基因操作技术，包括质粒转染和小干扰 RNA（siRNA）转染，用于过表达或敲低 IFITMs 基因；另外，还利用了定量逆转录聚合酶链反应（RT-qPCR）来检测基因表达水平，蛋白免疫印迹（Western blot）分析蛋白表达情况，以及空斑实验（Plaque assay）测定病毒滴度。

研究结果

1. IFITMs 在人皮肤成纤维细胞中的过表达：研究人员将编码 IFITM1、IFITM2 和 IFITM3 的质粒转染到 HFF-1 细胞中。通过 MTT 实验检测细胞活力，发现转染浓度为 0.01 μg 和 0.1 μg 的质粒时，细胞活力高于 80%，而浓度为 1 μg 时，细胞活力较低。RT-qPCR 和 Western blot 分析结果显示，在 RNA 和蛋白质水平上，IFITM1、IFITM2 和 IFITM3 均成功在 HFF-1 细胞中过表达。
2. IFITMs 对基孔肯雅病毒感染的抗病毒特性：将过表达 IFITMs 的 HFF-1 细胞感染 CHIKV 后，通过定量检测病毒 RNA 和病毒粒子数量来分析病毒感染的抑制情况。结果显示，在感染后 24 小时和 48 小时，与质粒对照组相比，所有过表达 IFITMs 的细胞中，病毒 RNA 和病毒粒子的产生几乎完全被抑制（约 100%），这表明 IFITM1、IFITM2 和 IFITM3 在人皮肤细胞中均能有效抑制 CHIKV 感染。
3. IFITMs 缺失对基孔肯雅病毒感染的影响：研究人员利用 siRNA 沉默 HFF-1 细胞中内源性的 IFITMs。结果发现，沉默 IFITM2 和 IFITM3 的细胞中，CHIKV 病毒 RNA 和感染性病毒粒子的数量显著增加，而沉默 IFITM1 对 CHIKV 复制没有明显影响 。这表明 IFITM2 和 IFITM3 在抑制 CHIKV 感染中起关键作用，同时也说明 IFITMs 对病毒基因组复制和病毒感染后期阶段均有影响。
4. IFITMs 表达对人类先天免疫反应的调节作用：通过 PCR 芯片分析过表达 IFITMs 的细胞，研究人员发现 IFITM1、IFITM2 和 IFITM3 均显著上调了 TLR3、TLR7、TLR8 和 TLR9 基因及其下游信号分子，如 TRADD、IRAK1、TRAF6 和 MAP3K7 。在 RLR 信号通路中，IFITMs 过表达显著下调了编码 LGP2 蛋白（RIG-I 的负调节因子）的 DHX58 基因，同时促进了编码 RIG-I 的 DDX58 基因表达 。此外，包括 IRF3/5/7 在内的转录因子以及 IFNs 信号通路中的 IFNA1、IFNA2 和 STAT1 表达也增强。这表明 IFITMs 主要通过调节 TLR、RLR 和 I 型 IFNs 信号通路来调控人包皮细胞的先天免疫反应。
5. 过表达的 IFITMs 通过调节先天免疫反应抑制 CHIKV 感染：对比感染 CHIKV 的过表达 IFITMs 细胞和感染 CHIKV 的质粒对照细胞的基因表达模式，发现 CHIKV 感染会使过表达 IFITMs 细胞中的 TLR3、TLR7、TLR8、TLR9 基因以及相关下游信号蛋白表达下调 。在 RLR 信号通路中，感染后 DHX58 基因表达下调，DDX58 基因表达略有增加，IRF3/5/7 表达降低 。IFNs 信号通路中，相关基因表达均显著下降。这表明 CHIKV 试图通过干扰这些信号通路来削弱免疫反应，以利于自身复制。
6. IFITMs 对寨卡病毒感染的抗病毒特性：寨卡病毒（ZIKV）也是一种重要的虫媒病毒。研究人员用 ZIKV 感染转染了 IFITMs 质粒的 HFF-1 细胞，发现 IFITM1、IFITM2 和 IFITM3 均能抑制 ZIKV 感染，其中 IFITM2 和 IFITM3 的抑制效果更强 。相反，沉默 IFITM2 和 IFITM3 的表达会增强 ZIKV 感染，病毒 RNA 和病毒粒子数量显著增加。这表明 IFITM2 和 IFITM3 对 ZIKV 感染也有抑制作用，进一步证实了 IFITMs 的广谱抗病毒特性。

研究结论与讨论

本研究证实了 IFITMs 在人皮肤成纤维细胞中对 CHIKV 和 ZIKV 感染具有抗病毒活性。IFITMs 可能通过诱导胆固醇积累来阻断病毒融合，还能作为宿主靶向抗病毒剂调节参与抗病毒先天免疫反应的基因表达，特别是上调 TLRs，下调 LGP2，促进 TLR 和 RLR 信号通路，从而诱导 IFNs 产生 。此外，IFITMs 的表达还能促进 STAT1 表达，激活 I 型 IFN 信号通路，增加人皮肤成纤维细胞中 ISGs 的转录。

研究还发现，IFITM1、IFITM2 和 IFITM3 在抗病毒过程中表现出不同的作用，这可能与它们的细胞定位有关。IFITM1 主要定位于质膜，部分分布在细胞质中，而 IFITM2 和 IFITM3 主要定位于内体 / 溶酶体区室，CHIKV 和 ZIKV 正是在这些区域穿透和脱壳，这解释了为什么 IFITM2 和 IFITM3 在抑制病毒感染中更为关键 。

不过，IFITMs 诱导病毒融合阻断的确切机制仍有待进一步研究。总体而言，该研究为 IFITMs 作为抗虫媒病毒感染的抗病毒药物提供了新的理论依据，有助于推动抗病毒治疗的发展，为未来开发针对 CHIKV 和 ZIKV 等虫媒病毒感染的新疗法奠定了基础。