姚玉峰潘冬立联合团队揭示阿昔洛韦耐药单纯疱疹病毒的耐药潜伏新特点

来源:医药学部 发布日期:2021-03-08 访问次数:0

近日,浙江大学医学院附属邵逸夫医院眼科姚玉峰教授、基础医学院病原生物学与微生物学系潘冬立教授作为共同通讯作者,在病毒学领域著名期刊Virology上在线发表了题为Efficient establishment of reactivatable latency by an acyclovir-resistant herpes simplex virus 1 thymidine kinase substitution mutant with reduced neuronal replication的研究论文。该研究在国际上首次利用潘冬立教授前期构建的TK突变单纯疱疹病毒1型(HSV-1)病毒株V204G(图1),揭示了该突变病毒在体外小鼠三叉神经原代神经元及小鼠体内三叉神经节中复制能力严重受损的特点。并且揭示小鼠体内V204G突变位点对抗单疱病毒药物阿昔洛韦(ACV)的耐药性,同时证明了该病毒具有正常的潜伏能力,以及轻度降低的再激活能力,为临床上治疗TK点突变HSV-1提供了新的理论基础。

HSV-1是一种普遍感染人类的病毒,可以导致多种疾病,如眼睛感染(特别是复发性角膜炎)、脑炎、口唇疱疹等,是引起眼科致盲的最重要的病因之一(图2)。人一旦感染该病毒后,病毒的基因就会进入三叉神经等感觉神经节形成终身潜伏。在某些激活因素作用下,如过度疲劳、过度紧张、过多接受紫外线等,病毒会从潜伏状态重新激活复制,再次引起原先感染部位或者其它器官的复发感染(图3)。

ACV是治疗HSV-1最主要的一线药物,是一种鸟嘌呤类似物,可以在DNA合成的水平上抑制病毒复制。ACV可以减轻疾病的损伤程度,减少到达感觉神经细胞的病毒量。ACV耐药(ACVr)病毒会给治疗带来巨大的挑战。在95%的临床耐药病毒株中,突变位点发生在胸苷激酶(TK)基因上。TK是病毒实现复制自身产生的一种蛋白酶,参与病毒的DNA合成,另一方面,ACV发挥作用也需要TK的参与。大约一半的TK突变为点突变,经常发生在ATP结合或者核酸结合位点等保守域内。根据突变后的TK活性,把TK突变分为三类TK(无TK活性),TKlow(低TK活性),TKaltered(较高程度上磷酸化底物胸腺嘧啶,磷酸化ACV的能力降低)。最后一种突变在ACV治疗中体现了选择优势。

姚玉峰教授从上世纪九十年代初期就开展单疱病毒的基础研究工作,曾最早在免疫健康人群中分离到两株ACV耐药病毒株,并阐明其生物学特性、病毒突变位点及病毒对各种药物的交叉耐药现象,之后又在临床工作中就如何治疗单疱病毒角膜炎,开展了系列的原创性研究,取得了多项成果。潘冬立教授之前的研究中,在一位免疫功能正常的患有病毒性角膜炎的病人眼睛中分离一株ACVr病毒株。之后把TK中这个突变位点构建到KOS病毒株中,形成V204G-KOS株。第204位缬氨酸残基并没有位于TK基因ATP以及核酸结合位点,但是表型显示其为ACVr病毒株。TK激酶活性检测表明相对于KOS病毒株,在TK的人骨肉瘤细胞(143B)中,V204G病毒具有低于5%的胸苷磷酸化活性,但是低于1%ACV磷酸化活性。表明V204G是兼具TKlowTKaltered特性的病毒。

结合本研究和以前的研究,姚玉峰教授和潘教授带领的团队协同合作,描述了一个鉴定为TKlowTKalteredACV突变HSV-1病毒株。具有这种突变的实验室衍生病毒V204G在体外小鼠三叉神经原代神经元以及小鼠体内三叉神经节中复制严重受损,但在非神经元细胞中几乎没有复制缺陷。该突变体与野生型HSV-1一样可以有效地建立潜伏期,并具备高频率重新激活能力,尽管动力学降低,从而解释了该突变体在发病机制和重新激活中的临床表型。这项研究证实了一个新观点,即低水平的TK表达足以使HSV-1进行相对高水平的DNA复制、潜伏建立和再激活。尽管具有耐药性,但仍保持致病性的这类突变病毒可能在ACV治疗期间被频繁选择,并造成严重的临床问题。这些结果强调了开发新的抗病毒药物的重要性和常规药物敏感性试验对选择合适疗法的必要性。

该文的第一作者为浙江大学医学院2018级眼科专业型博士生王帅帅,基础医学院病原生物学与微生物学系博士后侯富军参与本项研究,姚玉峰教授和潘冬立教授为论文的共同通讯作者。本研究得到了国家重点R & D项目、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙江省重点研究开发项目、浙江省卫生委员会项目基金的资助。

  


通讯作者简介:

 

姚玉峰,浙江大学医学院附属邵逸夫医院眼科主任,二级教授、主任医师、博士生导师、浙大求是特聘学者、浙江省有突出贡献的中青年专家。他目前兼任浙江省医学会眼科学分会主任委员,浙江省角膜病诊治技术指导中心主任,浙江省角膜病研究重点实验室主任,中国白求恩精神研究会副会长,白求恩研究会分级诊疗委员会常务副主委,中国医师协会眼科分会委员等。他曾获全国先进工作者(劳动模范)、建国70年 “最美奋斗者”、首届全国“最美医生”,全国道德模范(敬业奉献类),白求恩奖章,浙江省杰出教师等荣誉称号。

他是国际著名的角膜病和屈光学专家。他首创的姚氏法深板层角膜移植术,被国际学术界命名,被编入美国眼科医师教科书,被2010年世界角膜病大会评为角膜移植史上具有突破性意义的技术,该技术还被推广到美国、日本、欧洲、印度等国及国内多家医院。他是最早把三焦点人工晶体治疗老花及白内障引进到国内,是提出屈光晶体手术概念的第一人。他还是国内最早开展全飞秒激光、ICL V4C植入术治疗近视等屈光不正的著名专家之一。他的重要成果包括:证明过角膜上皮移植理论,发现前房抑制性T细胞对角膜移植排斥反应的特殊抑制作用,首次分离免疫健康者ACV耐药单疱病毒株并阐明其生物学特性和耐药机制,开发了治疗眼烧伤的手术治疗新方法,建立了重症真菌性角膜炎的角膜移植治疗新技术,建立了真菌菌种鉴定新方法、药物敏感检测技术和真菌性角膜炎药物治疗的新方法等。他的诸多角膜病诊治新技术、新方法的成果发表在国际眼科最具权威的专业杂志上(如IOVSOphthalmologyAmerican Journal of OphthalmologyBritish Journal of Ophthalmology等)上。他拥有6项发明专利,已发表英文高质量论文55篇。曾获浙江省科学技术奖一等奖1次、二等奖1次,第一届世界华人眼科大会青年优秀论文奖。

由姚玉峰教授一手创建的浙江大学医学院附属邵逸夫医院眼科和眼科学教研室,是卫生部专科住院医师培训基地,是规培完成出科考试合格率最高的学科之一。

姚玉峰教授的在研项目目前获得国家自然基金区域创新重点项目基金、浙江省重大专项基金、浙江省重点实验室基金、省部共建专项基金等的资助。

 


潘冬立是浙江大学医学院病原生物学与微生物学系教授,及浙江大学附属邵逸夫医院感染科双聘教授。现任浙江大学医学院病原生物学与微生物学系副主任,浙江省医学会病毒学分会和浙江省微生物学会理事。2001年北京大学化学系获得学士学位。2001-2007年美国宾夕法尼亚大学读生物化学专业,并获得博士学位。之后在宾夕法尼亚大学从事一年左右的博士后研究。2008年至2015年在哈佛医学院生物化学及分子药理学系从事博士后研究,主要方向为单纯疱疹病毒的潜伏与耐药机制。201510月作为引进人才被招入浙江大学。曾获美国专利一项,发表高质量论文多篇,包括以第一作者或通讯作者身份在Nature MicrobiologyCell Host MicrobeMol CellNat Struct Mol BiolPNASmBioJ Infect DisJ Virol等期刊上发表的论文。目前应用国际前沿的病毒遗传学、分子生物学、生物信息学、基因编辑、小鼠感染模型等技术,主要研究单纯疱疹病毒的致病、潜伏、免疫逃逸机制及新的病毒性疾病诊断和治疗方法,也开展了关于其他病毒的研究。近期的课题包括宿主蛋白质及miRNA调控病毒潜伏的作用与机制,基于蛋白质组学的病毒与宿主蛋白质相互作用网络及其在感染及免疫逃逸中的作用,以及由临床样本出发探索病毒性脑炎发病机制及诊断方法的开发。这些课题受国家及省里多项基金支持。