VAMP5：胚胎干细胞抵抗冠状病毒感染的细胞自主防御新机制

研究人员发现胚胎干细胞(ESCs)对多种病毒具有独特抵抗力，但其机制尚不明确。该研究鉴定出囊泡相关膜蛋白5(VAMP5)是ESCs抵抗冠状病毒(包括SARS-CoV-2)的关键宿主限制因子，揭示其通过干扰病毒复制复合体(RTC)形成抑制负链RNA合成的分子机制，为广谱抗病毒治疗提供了新策略。

　　

在病毒与宿主持续博弈的进化历程中，胚胎干细胞(ESCs)展现出令人惊奇的病毒抵抗能力——即使不依赖干扰素(IFN)反应，也能抵御多种病毒侵袭。这一现象背后隐藏着什么保护机制？随着COVID-19疫情暴发，冠状病毒的持续变异对全球公共卫生构成严峻挑战，特别是SARS-CoV-2及其变异株不断突破现有疫苗和中和抗体的防御线。在此背景下，探索宿主细胞固有的抗病毒机制，尤其是干细胞这类特殊细胞的防御策略，不仅有助于理解生命早期的免疫保护机制，更为开发不依赖病毒变异特征的广谱抗病毒疗法提供了新思路。

北京大学健康科学中心的研究团队在《Nature Communications》发表重要研究成果，首次揭示囊泡相关膜蛋白5(VAMP5)作为胚胎干细胞抵抗冠状病毒感染的关键分子"卫士"。这项研究通过多组学分析结合功能验证，发现VAMP5能跨物种抑制包括SARS-CoV-2及其变异株在内的多种冠状病毒复制，甚至对寨卡病毒(ZIKV)、登革热病毒(DENV2)等非冠状病毒也展现广谱抗病毒活性。更引人注目的是，研究人员解析了VAMP5独特的分子作用机制——它通过C端结构域靶向病毒复制关键蛋白NSP8，破坏冠状病毒在双膜囊泡(DMVs)中的复制微环境，为开发针对病毒复制器官的新型抗病毒策略提供了理论依据。

研究团队运用了多项关键技术：通过RNA测序(RNA-seq)筛选ESCs中高表达的抗病毒候选基因；利用CRISPR-Cas9技术构建VAMP5基因敲除(KO)的ESC细胞系；采用人工转录复制能力的SARS-CoV-2病毒样颗粒(trVLP)系统评估病毒感染；建立裸鼠ESC移植模型进行体内验证；结合免疫共沉淀(Co-IP)和免疫电镜技术解析VAMP5与病毒NSP8的相互作用；通过体外RdRp活性实验证实VAMP5对病毒RNA合成的抑制作用。

研究结果

鉴定VAMP5为ESCs抵抗SARS-CoV-2感染的关键宿主限制因子

通过比较内胚层(END)、中胚层(MES)和外胚层(ECT)的转录组差异，研究人员发现VAMP5在ESCs和MES中特异性高表达。功能实验显示，VAMP5敲除使原本抵抗病毒的ESCs变得对SARS-CoV-2及其变异株(包括Alpha、Delta、Omicron等)敏感，而重新导入VAMP5则恢复抗病毒能力。值得注意的是，这种保护作用不依赖于ACE2等已知病毒进入受体表达水平的变化。

VAMP5敲除不影响ESCs干性和三胚层分化潜能

为确保观察到的表型特异性，研究人员系统评估了VAMP5对干细胞特性的影响。虽然VAMP5敲除细胞生长稍缓，但维持了OCT4、SSEA4等干性标志物的表达，并能正常分化为三个胚层。RNA-seq分析显示基因表达谱总体相似，仅在肝星状细胞分化中出现异常，提示VAMP5可能参与特定谱系分化调控。

VAMP5具有广谱抗病毒活性

研究扩展至其他冠状病毒(MERS-CoV、HCoV-OC43等)和非冠状病毒(ZIKV、DENV2、IAV等)，发现VAMP5能普遍抑制这些病毒在ESCs中的复制。裸鼠移植实验证实，VAMP5缺陷的ESCs移植体对PEDV和DENV2更易感，说明其体内保护作用。引人注目的是，在Caco-2等体细胞中过表达VAMP5同样能抑制病毒感染，表明其抗病毒机制具有普适性。

VAMP5抗病毒机制解析

通过精细的机制研究，团队发现：

1. 膜定位关键：VAMP5的C端跨膜结构域是其抗病毒活性所必需，而N端SNARE结构域可缺失；
2. 进化保守性：从人类到小鼠的VAMP5直系同源物均保持抗SARS-CoV-2活性；
3. 作用环节：不影响病毒附着和进入，但显著抑制病毒负链RNA合成；
4. 分子互作：VAMP5与病毒RdRp组分NSP8直接相互作用，关键残基L82A突变会削弱这种结合；
5. 空间定位：免疫电镜显示VAMP5定位于病毒复制工厂DMVs，通过其囊泡侧结构域干扰RTC功能。

研究结论与意义

该研究首次系统阐明VAMP5作为ESCs抵抗冠状病毒感染的细胞自主防御因子，其独特之处在于：

1. 机制创新：不同于已知的干扰素通路，揭示干细胞通过膜蛋白直接干预病毒复制器官的新防御策略；
2. 靶点优势：针对高度保守的病毒复制机器NSP8，不易受病毒突变影响，对变异株保持抑制效果；
3. 治疗潜力：VAMP5的广谱抗病毒特性(尤其对冠状病毒家族)为开发新型抗病毒药物提供了理想靶点；
4. 理论突破：修正了"DMVs完全保护病毒复制不受宿主干扰"的传统认知，证明宿主蛋白可主动渗透这些"安全区"实施防御。

这项研究不仅深化了对干细胞抗病毒机制的理解，更开辟了通过靶向病毒复制器官进行干预的新研究方向。特别是在冠状病毒持续变异导致传统疫苗和抗体疗法效果受限的背景下，VAMP5介导的这种不依赖病毒表面蛋白变异的防御机制，为设计广谱、长效的抗病毒策略提供了全新思路。未来研究可进一步优化VAMP5活性片段，开发既能有效抑制病毒复制又不影响正常细胞功能的小分子药物，或通过基因工程增强体细胞抗病毒能力，为应对新发突发传染病提供创新解决方案。