《Journal of Virology》:BTX-A51 treatment modulates host innate immune responses via NF-κB and β-catenin signaling during Rift Valley fever virus infection in vitro
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裂谷热病毒(Rift Valley fever virus, RVFV)是一种人畜共患的蚊媒出血性病原体,具有高流行潜力,在非洲大多数国家流行。该病毒最严重地导致小型家养反刍动物发病,并可传播给人类。世界卫生组织已将RVFV列为疫苗和治疗开发的优先病原体。已知
裂谷热病毒(Rift Valley fever virus, RVFV)是一种人畜共患的蚊媒出血性病原体,具有高流行潜力,在非洲大多数国家流行。该病毒最严重地导致小型家养反刍动物发病,并可传播给人类。世界卫生组织已将RVFV列为疫苗和治疗开发的优先病原体。已知该病毒暴发会对当地社区的经济、农业、粮食供应和医疗保健系统造成重大干扰。目前尚无美国FDA批准的疫苗或治疗药物用于预防或治疗RVFV。在此,研究人员使用BTX-A51(一种抗癌药物和酪蛋白激酶-1(casein kinase-1, CK1)抑制剂)作为药理学工具,探讨CK1在RVFV感染过程中调节先天免疫信号传导的作用。结果表明,通过BTX-A51抑制CK1可阻断级联反应中需要CK1磷酸化才能推进信号传递的不同步骤,从而抑制NF-κB介导的信号传导。因此,这减少了p65向细胞核的转位以及促炎细胞因子和酶的转录激活。此外,BTX-A51处理影响了β-catenin通路,导致β-catenin蛋白水平显著增加,并促进β-catenin与p65的共定位。延迟BTX-A51处理仍能保持其对细胞因子基因表达的影响,并部分挽救RVFV诱导的细胞死亡。这些数据表明,CK1抑制既影响RVFV复制,也影响宿主先天免疫信号传导,提示在RVFV感染期间NF-κB和β-catenin通路之间存在关联。这些发现将CK1介导的信号传导确定为一个潜在的宿主导向治疗靶点,旨在限制病毒诱导的过度炎症。
裂谷热病毒(RVFV)是一种蚊媒人畜共患病原体,对反刍动物和人类健康构成严重威胁,被世界卫生组织(WHO)列为优先病原体,但目前缺乏美国FDA批准的疫苗或治疗药物。病毒感染常导致过度炎症反应,造成肝损伤和神经疾病。宿主激酶酪蛋白激酶1(CK1)参与多种细胞信号通路,包括NF-κB和β-catenin通路。先前研究已发现CK1可磷酸化RVFV L蛋白,其抑制剂D4476可降低病毒复制,但D4476未进入临床。因此,本研究采用已进入临床试验的CK1抑制剂BTX-A51,探讨CK1在RVFV感染中对宿主先天免疫信号调控的作用,并为宿主导向治疗提供依据。
研究人员使用了人小气道上皮细胞(HSAECs)、肝癌细胞(Huh7)和神经母细胞瘤细胞(SK-N-SH)等模型,分别以RVFV疫苗株rMP12和致病株ZH501感染。通过细胞活力测定、空斑实验、RT-qPCR、Western blot、免疫荧光成像(包括宽场和共聚焦显微镜)以及Pearson共定位分析,评估病毒复制、NF-κB和β-catenin通路相关蛋白和基因表达的变化。样本来源方面,HSAECs购自Cambrex,Vero和SK-N-SH等来自ATCC,ZH501由美国CDC提供。
在细胞毒性实验中,BTX-A51在HSAECs、Huh7和SK-N-SH细胞中的安全浓度确定为≤20 μM(细胞活力≥80%)。随后在RVFV感染模型中,BTX-A51处理显著降低了病毒滴度和病毒RNA水平,表明其具有抗病毒活性。Western blot分析显示,BTX-A51处理降低了IκBα的磷酸化(S32/S36)、p65的S316磷酸化以及总p65蛋白水平,同时p65基因表达在24 hpi显著下降。免疫荧光实验表明,RVFV感染后DMSO处理的细胞p65核转位增加,而BTX-A51处理使p65更多保留在细胞质,核/质比降低。RT-qPCR结果显示,BTX-A51显著抑制了RVFV诱导的CXCL10、TNF、IL6等细胞因子表达,并降低了NOS2和PTGS2酶基因的表达;但IFNA1表达不受抑制,而IFNB1被降低。Western blot显示BTX-A51显著降低β-catenin的S45磷酸化,同时总β-catenin水平升高,并伴随GSK-3β S9磷酸化降低,提示β-catenin降解被抑制。免疫荧光显示BTX-A51处理后总β-catenin信号增强,但核定位减少,主要保留在细胞质。RT-qPCR表明,BTX-A51显著抑制了MYC、CCND1和AXIN2的基因表达。共聚焦显微镜和Pearson系数显示,在RVFV感染且BTX-A51处理的细胞中,p65与β-catenin显著共定位,尤其是核内,提示β-catenin可能通过蛋白相互作用抑制NF-κB信号。在16 hpi开始BTX-A51处理的实验显示,仍能抑制细胞因子基因表达,并在HSAECs和Huh7细胞中显著提高48 hpi的细胞存活率。
讨论部分总结了BTX-A51通过抑制CK1同时影响NF-κB和β-catenin通路,从而降低促炎信号。机制上,BTX-A51抑制IκBα磷酸化、p65 S316磷酸化及p65核转位,同时导致β-catenin积累并滞留于细胞质,且与p65共定位,可能通过非转录方式抑制NF-κB活性。此外,BTX-A51还对CDK7/CDK9有抑制作用,但实验显示部分基因(如IFNA1)未被下调,排除全局转录抑制。细胞活力测定显示BTX-A51主要产生细胞静止效应而非直接细胞毒性。局限性包括缺乏体内数据以及IFNB1下调可能削弱抗病毒防御。未来需优化剂量和治疗窗口。结论部分指出,RVFV是布尼亚病毒目中最深入研究且被视为对策开发原型的病毒之一,但尚无FDA批准的治疗药物。本研究通过揭示CK1介导的信号通路在调节RVFV炎症反应中的关键作用,为BTX-A51作为宿主导向的免疫调节治疗提供了有力支持,其抑制CK1可限制病毒诱导的过度炎症并部分改善细胞活力,为应对RVFV及相关病毒的大流行防范提供了潜在策略。