蝙蝠细胞中SARS-CoV-2弗林蛋白酶切割位点失活变体的早期先天免疫应答及进化研究

研究人员针对蝙蝠作为SARS-CoV-2潜在自然宿主却表现疾病耐受性的机制展开研究，通过比较蝙蝠(Eptesicus fuscus)与人类细胞对病毒感染的应答差异，发现蝙蝠细胞能快速激活抗病毒干扰素反应(IFN-I/III)并抑制炎症反应，同时自然选择出S蛋白弗林切割位点(FCS)突变体R685P。该研究为理解冠状病毒在蝙蝠宿主的进化提供了分子证据，发表于《Cell Reports》。

　　

在新冠病毒大流行的背景下，科学家们一直试图解开一个关键谜题：为何蝙蝠作为多种冠状病毒的自然宿主，能够携带病毒却不出现明显病症？这种独特的"疾病耐受性"现象背后隐藏着怎样的分子机制？来自加拿大萨斯喀彻温大学疫苗和传染病组织(VIDO)的Arinjay Banerjee团队联合多国科学家，通过比较蝙蝠与人类细胞对SARS-CoV-2的应答差异，揭示了蝙蝠细胞独特的免疫防御策略和病毒进化规律，相关成果发表在《Cell Reports》。

研究首先面临两个核心问题：蝙蝠细胞如何平衡有效的抗病毒防御与温和的炎症反应？病毒在蝙蝠宿主中会经历怎样的适应性进化？为回答这些问题，研究人员选择了食虫性蝙蝠大棕蝠(Eptesicus fuscus)的肾脏细胞系Efk3B和原代肺细胞，通过基因工程使其表达人类ACE2受体，建立病毒感染模型。同时以人类肺上皮细胞Calu-3和A549作为对照，采用多组学联用策略展开研究。

关键技术方法包括：1)构建稳定表达hACE2的蝙蝠细胞感染模型；2)跨物种比较转录组分析(RNA-seq)揭示宿主应答差异；3)蛋白质组学(LC-MS/MS)验证关键通路激活；4)深度测序追踪病毒基因组变异；5)分子对接模拟和结构生物学分析弗林蛋白酶切割位点突变体R685P的特性；6)反向遗传学构建重组病毒验证功能。

研究结果部分：

"SARS-CoV-2 replication in bat cells"部分显示，表达hACE2的Efk3B细胞支持病毒复制但滴度低于人类细胞，而原代肺细胞(pEf-Lu)仅出现流产感染，表明蝙蝠细胞存在天然抗病毒屏障。

"SARS-CoV-2 infection induces a distinct transcriptional response in bat cells"通过比较转录组发现，感染12小时后蝙蝠细胞即显著上调IFIT1、MX1、OAS1等干扰素刺激基因(ISGs)，而人类细胞延迟至24小时才出现温和反应。相反，人类细胞高表达IL6、TNF等促炎因子，蝙蝠细胞则保持低炎症状态。

"Proteomic landscape in SARS-CoV-2-infected E. fuscus kidney epithelial cells"通过蛋白质组学证实，蝙蝠细胞早期(24h)即激活STAT1磷酸化和ISG15等干扰素通路蛋白，而人类细胞直到48小时才出现类似反应，且伴随翻译相关蛋白的下调。

"Distinct evolution of the SARS-CoV-2 S gene in bat cells"发现感染24小时后，蝙蝠细胞中自然选择出S蛋白弗林切割位点(FCS)的R685P突变株，其频率从12小时的29%跃升至66%。分子模拟显示该突变改变局部电荷分布，使PRRAR↓S基序变为PRRAP↓S，丧失弗林蛋白酶切割活性。

"Cleavage of WT and R685P S proteins"实验证实R685P突变体在蝙蝠和人类细胞中均无法被弗林蛋白酶切割，假病毒实验显示其感染性在Calu-3细胞中显著降低，但在低TMPRSS2表达的A549细胞中通过内体途径保持一定感染能力。

"Distinct virological characteristics of R685P SARS-CoV-2 virus"通过反向遗传学获得R685P重组病毒，发现其在人类肺细胞中复制能力降低100倍，且丧失合胞体形成能力，印证了FCS对病毒适应性的关键作用。

结论部分指出，蝙蝠细胞通过"快速干扰素应答+低炎症反应"的双重策略实现病毒控制与组织保护的平衡。同时，蝙蝠细胞环境会自然选择出FCS缺陷型病毒变种，这与野外蝙蝠冠状病毒多缺乏完整FCS的现象相符。该研究不仅揭示了蝙蝠对冠状病毒耐受的免疫学基础，也为理解SARS-CoV-2的跨种传播屏障提供了分子线索。特别值得注意的是，蝙蝠细胞中快速选择的R685P突变可能代表病毒在自然宿主中的"减毒"形态，这一发现对评估病毒溢出风险具有重要指导意义。