變體一個接一個、誕生三年都毫無罷休之勢——新冠病毒,到底是怎麼做到的?今天,登上Science封面的一篇文章為我們揭秘,原來是靠5個機制。這篇文章詳細分解由28種蛋白質組成的新冠病毒“武器庫”,如何“打組合拳”來逃過我們的免疫系統,從而不斷復制傳播到更多人身上。
所謂“斬草必除根”,對病毒機制的摸清才真正有助於我們對癥下藥戰勝疫情。
話不多說,直接進入正題。
(註:新冠病毒到底由多少種蛋白質組成科學界尚無定論,范圍一般為26~30以上,比一般病毒都多,比如致命的埃博拉病毒就才有7種。)
5招逃過人體免疫追殺
當新冠病毒侵入脆弱的人體細胞時,激戰在所難免。
先簡單科普下,人體在面對新冠病毒是如何進行免疫抵抗的:
入侵一旦開始,當病毒上的刺突蛋白鎖定目標細胞時,免疫系統的警報會被緊急觸發,一場多方位的全面自衛反擊瞬間打響。
首先,受到攻擊的細胞開始釋放一種叫幹擾素的強效免疫蛋白,從而增強對新冠病毒的抵抗力。
△幹擾素(藍色部分)
幹擾素會喚活數百個基因,讓它們阻礙病毒感染周期中的每個步驟。
方式多種多樣,諸如強化細胞外部防禦、增強內部防禦、將新冠病毒驅逐出受感染的細胞等。
緊接著,幹擾素還與各種免疫細胞的受體結合,拉它們入夥戰鬥。
一些被稱為T細胞的免疫哨兵,會追捕並摧毀受感染的細胞,從而減少病毒繁衍。
△T細胞(藍色)和被感染細胞(灰色)
而後,免疫系統的B淋巴細胞被激活,並分泌抗體這種蛋白質。
以病毒蛋白為目標,抗體凝集在病毒顆粒上,全力阻止它們進入細胞。
△病毒蛋白(紅色)
但是,科學傢發現,強大的新冠病毒有5種方式逃過這一過程,並避開新冠病毒疫苗和以前感染時所產生的許多抗體:
1、阻斷蛋白質合成
為對抗病毒,需要細胞加快幹擾素和其它蛋白質的合成。
新冠病毒通過粘附RNA,或通過其它機制,關閉細胞蛋白質的生產。
而且,雖然免疫系統努力工作,受感染的細胞仍然可以制造病毒蛋白質。
△ 圖為28種新冠病毒蛋白中用於阻斷蛋白質合成的三種,後同
2、阻止幹擾素反應
幹擾素是一類糖蛋白,能調動細胞的洞中防禦能力,具有抗病毒、抑制細胞增殖、調節免疫及抗腫瘤作用。
許多其他的病原體,包括引起流感、埃博拉病毒和丙型肝炎病毒,都針對幹擾素反應。
但新冠病毒十分狡猾,它的各種蛋白質會破壞幹擾素聲稱的多個步驟,包括細胞對病毒RNA的檢測、向細胞核傳遞警報信號等。
在相當大比例的重癥新冠病毒感染者體內,幹擾素給出錯誤的反饋。
研究人員發現,多達20%的重癥患者的抗體,會鎖定並抑制自身的幹擾素,阻止細胞產生幹擾素抗擊新冠病毒。
更狠的是,多種新冠病毒蛋白可以阻斷幹擾素反應的同一步驟。
3、破壞自噬
自噬意味自體吞噬,一種細胞消化自身內容物的循環機制。
自噬可以防止細胞損傷,促進細胞在營養缺乏的情況下存活,並對細胞毒性刺激做出反應。
在此過程中,可以摧毀病毒和病毒蛋白質。
然而,一些研究表明,病毒蛋白(如ORF3a、ORF7a和包膜蛋白)阻礙自噬。
通過破壞自噬的步驟,新冠病毒得以免遭滅頂之災。
4、防止T細胞檢測
表面突出的MHC-I蛋白一旦被病毒碎片附著,細胞就宣告已被感染。
病毒碎片的行為會刺激T淋巴細胞。
T淋巴細胞,又稱T細胞,是淋巴細胞的一種,也是體內免疫力的重要組成部分,使整個免疫網絡正常運行。
檢測到病毒碎片的存在,T細胞開始破壞病毒孵化器。
不過,新冠病毒的一些蛋白質,如ORF6和ORF8等病毒蛋白,可能會通過抑制細胞產生MHC-I,或阻止MHC-I轉移到細胞表面,來阻止T細胞識別並殺死受感染的細胞。
可能會抑制細胞產生 MHC-I 或阻止其轉移到細胞表面,從而阻止 T 細胞識別和殺死受感染的細胞。
5、其他保護機制
除以上4種,新冠病毒還可以通過調整自身RNA的結構,避免被免疫細胞的病毒探測器(virus detector)“絆倒”。
並能夠產生去除免疫系統中抑制病毒復制的分子修飾,以及更多其他逃逸機制。
科學傢指出,通過以上這些知識,我們能夠篩選出一些化合物和藥物來對抗病毒。
不過目前還沒有專門用於抗新冠病毒免疫作用的藥物產生(輝瑞的Paxlovid口服藥也不屬於)。
關於作者/文章
這篇封面文章的主要撰寫者為紐約大學博士後Mitch Leslie。
文章本身並非經過同行評審的論文,而是由Science的相關團隊在今年夏天通過最新的論文研究和科學傢反饋整理而成(包括文中的蛋白質圖譜)。
最後文章表示,目前人類對於新冠病毒逃逸人體免疫系統的策略解得還並不全面,而疫情仍在蔓延,所以研究仍然緊迫。