有一种病,感染的病毒长期潜伏,几十年后会引起白血病。 熊本大学等研究小组解开了这个谜题,为什么病毒能在那么长的时间内持续逃脱免疫系统。
逆转录病毒是什么
新型冠状病毒也是如此,由于病毒自身无法增殖,所以会将自身的遗传信息输送到被感染的宿主细胞中,利用宿主的复制能力进行增殖。 病毒中,作为送入宿主的遗传信息主要有携带DNA的DNA病毒和携带RNA的RNA病毒,新型冠状病毒也是携带单链RNA的RNA病毒。
而且,RNA病毒的一部分被称为逆转录病毒。 逆转录病毒大致可分为在进化过程中感染进入生物遗传信息的内源性(共生型)逆转录病毒(逆转录酶)和外源性(感染型)逆转录病毒( RNA病毒)。
内源性逆转录病毒有时会引起宿主疾病、衰老等,通过突变等引起生命进化,但基本上是在漫长的进化过程中与宿主共生,因此发挥着沉默的功能,避免了宿主的免疫系统(※1 )。 另一方面,外源逆转录病毒的沉默功能还不太清楚。
难治、预后也差的ATL白血病
顺便提一下,由病毒感染引起的白血病中有一种叫成人t细胞白血病( Adult T-cell leukemia,ATL )的病。 引起这种疾病的病毒叫做htlv-1 ( human tcell leukaemia virus type1),但一般认为传染途径多是通过哺乳从母亲到孩子,或者发生性交。
即使感染了HTLV-1,也会被免疫系统特别是CD8阳性t细胞排除,即使不能排除,很多人也会无症状地度过一生。 但是,感染后,也有过几十年(最短约20年)后ATL发病的情况。 根据厚生劳动省的调查,HTLV-1的携带者估计全国约108万人,ATL的年发病数为1146例( 2009年,患者年龄的中位数为67岁) (※2 )。
ATL发病后进展迅速,难治性,预后也不好。 由于潜伏期长,几乎不会在幼儿和儿童中发病,一般认为由HTLV-1引起的ATL患者多为成人(※3 )。
这样感染HTLV-1,不能通过自然免疫排除病毒感染,病毒有时会发挥沉默功能长期潜伏。 为什么HTLV-1能从宿主中隐藏自身的存在,逃避免疫系统?上述外源性沉默功能是如何发挥作用的,如果能知道的话,有望防止ATL的发病,开发新的治疗方法等。
为什么HTLV-1能长期潜伏
因此,熊本大学等研究小组(※4 )明确了HTLV-1在感染后在人体内是如何潜伏的,其分子机制,并在nature系的学术杂志上发表了(※5 )。
该研究小组通过与和HTLV-1相同的外源性逆转录病毒,具有同样遗传信息(基因组)的获得性免疫缺陷综合征( AIDS )的病原体人类免疫缺陷病毒( HIV )进行比较,发现为什么HTLV-1能维持潜伏状态,称为ATL
该研究小组与九州的医疗机构合作,利用感染HTLV-1的患者的血液样本,通过基因组分析详细分析了感染细胞内遗传信息中编入的病毒的状态。 结果表明,在病毒的遗传信息中,DNA与蛋白质结合的染色质打开,存在容易进行基因控制的区域。
DNA从关闭状态变化到打开状态,以便可以使用遗传信息。 可知通过DNA打开,进行蛋白质的合成等,DNA的区域活跃地工作着。

调查HTLV-1感染患者的细胞,发现HTLV-1的遗传信息中有染色质开放的区域(上段)。 另外,调查该区域时,证明了其具有抑制病毒基因转录的沉默功能(下段)。 来自熊本大学的发行通过抑制病毒的遗传信息可以潜伏
进一步调查该区域后,在HTLV-1的遗传信息(基因组)中发现了抑制自身活动的沉默子( Silencer )区域,表明这是病毒潜伏的关键。 在沉默子区域中,以转录因子(打开和关闭基因表达的蛋白质)、特别是runx ( runt-related transcription factor,rance )为中心,各种转录因子形成复合体,由此抑制病毒遗传信息的作用

人工制作的HTLV-1解除了感染状态,无法潜伏。 表明沉默子区域对病毒潜伏具有重要作用(上段)。 在HIV-1 (艾滋病的致病病毒)中嵌入沉默区促进了感染后的潜伏化(下段)。 来自熊本大学的发行另外,该研究小组对消音器区域进行了修改,人工制作了改变了功能的HTLV-1,并进行了感染细胞的实验。 据说结果是人工制作的HTLV-1不能在细胞内潜伏了。 并且,证实了将HTLV-1的沉默子区域移植到HIV-1 (艾滋病的原因病毒)中的话,即使是HIV-1也容易潜伏,确认了一系列的发现。

比较了HTLV-1和HIV-1的分子机制,发现HTLV-1通过沉默区和RUNX转录因子的复合物抑制病毒遗传信息的表达,维持潜伏感染,而HIV-1没有这样的区域和功能,病毒的产生和细胞死亡(如 据说这种差异也很明显。 来自熊本大学的发行也可以解释生命进化的原理
HTLV-1是在1980年被发现的(※6 )。 从那以后,HTLV-1为什么能长期潜伏一直是个谜,但该研究小组已经弄清了其分子机制。
再说一遍,即使感染了HTLV-1,大多数人也会无症状结束一生。 一般认为,ALT发病的约为感染者的2%至5%。 但是,日本是世界上屈指可数的HTLV-1感染聚集地区,是发达国家唯一的感染地区。 HTLV-1感染者抱着ATL的发病风险生活着。
这次的研究成果将有助于阐明ATL的发病机制,开发至今为止很难的治疗方法的新开发。 另外,可以说也有助于阐明逆转录病毒引起的生命进化和沉默功能等。
※1:Marta Seczynska,et al .," genome surveillance by hush-mediated silencing of intron less mobile elements " nature,vol.601
※2 :山口一成等《我国HTLV-1感染及相关疾病的实际情况调查与综合对策》,厚生劳动科学研究费补助金新型流感等新兴复兴传染病研究事业,平成20~22年度综合研究报告书,2011
※3:Masako Iwanaga,et al .," adult t-cell leukemia:a review of epidemiological evidence " frontiers in microbiology,vol.3 "
※4 :佐藤贤文教授、菅田谦治讲师、Akhinur Rahman研究员、新村光辉学部生(熊本大学人类逆转录病毒学共同研究中心)、小野昌弘客座教授(伦敦帝国大学副教授)等
※5:Kenji Sugata,et al .," intrage NIC viral silencer element regulates htlv-1 latency via runx complex recruitment " nature microbic
※6:Robert C. Gallo," the discovery of the first human retrovirus:htlv-1 and htlv-2 " retro virology,Vol.2,article numbed