單純皰疹病毒1型（HSV-1）是一種常見的嗜神經性病毒，它可以通過上皮細胞感染并進入神經細胞，進而可能引起急性壞死性腦炎或出血性腦炎，也就是單純皰疹病毒性腦炎（HSE）。成人HSE多由HSV-1感染所引起，可導致嚴重的神經系統(tǒng)并發(fā)癥，甚至死亡。

幸運的是，近期上海交通大學蔡宇伽團隊與丹麥奧胡斯大學S?ren R Paludan團隊聯(lián)合在《Nature》上發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)了一種神經元特異性限制因子—TMEFF1（Transmembrane protein with EGF-like and one follistatin-like domain）。TMEFF1是神經元細胞特異表達的，且在中樞神經系統(tǒng)中對單純皰疹病毒（HSV）具有顯著的限制作用。這一發(fā)現(xiàn)有助于深入理解大腦如何對抗病毒感染，并為開發(fā)新型抗病毒治療策略提供了重要線索。

Part 1 神經元特異的抗病毒因子TMEFF1的發(fā)現(xiàn)研究人員使用了全基因組GeCKO v2 CRISPR文庫來鑒定神經元特異性HSV-1限制因子。在SK-N-SH神經母細胞瘤細胞系中，通過慢病毒單導向RNA（sgRNA）文庫轉導Cas9+細胞，并利用HSV-1-GFP感染進行篩選，基于GFP熒光強度對細胞進行分選，以鑒定候選限制因子編碼基因。通過這種方法，研究人員鑒定出了322個基因，包括TMEFF1、NKX2-8和CTXN1等，這些基因在神經元組織中表達，其中TMEFF1顯示出最高的限制HSV-1的效力。（圖1）

圖1. TMEFF1被鑒定為神經元中表達的HSV-1限制因子

（圖片來至《Nature》）

Part 2 TMEFF1可控制HSV-1復制和預防腦感染

研究人員利用CRISPR-Cas9技術從LUHMES衍生的神經元敲除TMEFF1和SP100。在敲除TMEFF1的LUHMES衍生的神經元中觀察到HSV-1的復制效率提高，病毒基因組的基因表達水平在早期就有所增加。進一步的實驗表明，從人類胚胎干細胞（hESC）分化得到的皮質神經元在敲除TMEFF1后，HSV-1的復制水平顯著升高，而HSV-2的復制水平也有小幅度上升，這表明TMEFF1對 α-皰疹病毒屬的兩種病毒都具有限制作用。此外，敲除TMEFF1的細胞中伴隨著顯著的神經元細胞死亡。然而，對于其他兩種嗜神經病毒帶狀皰疹病毒（VZV）和脊髓灰質炎病毒（PV），敲除TMEFF1并不影響它們的復制。

而在HSV-1感染后，與野生型（WT）小鼠相比，Tmeff1-/-小鼠在感染后存活率降低，病情嚴重程度與 Irf3-/-小鼠相似，但不如 Ifnar1-/-小鼠嚴重。TMEFF1在腦干中表達，但不在眼睛或三叉神經節(jié)中表達。與WT小鼠相比，Tmeff1-/-小鼠腦干中的病毒滴度更高，但在三叉神經節(jié)或洗眼液中沒有顯著差異。免疫組織化學染色顯示，TMEFF1敲除小鼠腦干中的HSV-1+細胞數量明顯增加。（圖2）這些數據表明TMEFF1在控制HSV-1復制和預防腦感染中起著關鍵作用。

圖2. TMEFF1控制小鼠腦部感染HSV-1

（圖片來至《Nature》）

Part 3 TMEFF1控制HSV-1復制和預防腦感染的作用機理

研究進一步揭示了TMEFF1的抗病毒機制。實驗顯示，TMEFF1的表達不受細胞因子刺激的影響，也不影響I型干擾素的活性，這表明TMEFF1是一種獨立于I型干擾素系統(tǒng)的神經元獨有的抗病毒因子。TMEFF1表達不影響HSV-1病毒在細胞表面的附著，在4°C下與病毒一起孵育時，病毒能夠與細胞結合，但不會進入細胞。而TMEFF1過表達導致細胞質、膜和核部分的HSV-1 DNA水平降低，細胞質裂解物中病毒衣殼蛋白的積累水平降低。這些發(fā)現(xiàn)表明TMEFF1通過阻止HSV-1進入細胞來發(fā)揮抗病毒活性。（圖3）

圖3. TMEFF1通過阻止HSV-1細胞進入來發(fā)揮抗病毒活性

（圖片來至《Nature》）

進一步實驗發(fā)現(xiàn)，TMEFF1通過與Nectin-1和NMHC IIA/B的雙重相互作用，實現(xiàn)了對HSV-1的雙重防御。（見圖4）這種機制能夠同時干擾病毒的結合階段和融合階段，從而有效地限制了病毒的復制和傳播。Nectin-1是HSV-1的膜受體之一，病毒通過其表面的糖蛋白gD與Nectin-1結合，從而啟動感染過程。TMEFF1能夠與Nectin-1相互作用，干擾這一結合過程，阻止病毒與細胞膜的初步結合。而NMHC IIA/B在病毒-細胞融合階段發(fā)揮核心作用。HSV-1在結合細胞膜后，需要進一步通過其gB蛋白與NMHC IIA/B相互作用，實現(xiàn)病毒與細胞膜的融合。TMEFF1通過與NMHC IIA/B的結合，干擾了這一融合過程，從而阻斷了病毒的進入。

圖4. TMEFF1限制HSV-1在中樞神經系統(tǒng)神經元復制的模型圖

（圖片來至《Nature》）

綜上所述，TMEFF1的發(fā)現(xiàn)為理解大腦如何在不激活炎癥反應的情況下直接限制病毒復制提供了新的視角，同時也為開發(fā)針對HSV-1的預防和治療手段提供了新的科學依據。

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