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近日，清华大学基础医学院丁强团队在《mBio》杂志上发表了一篇题为“Recapitulation of the Powassan virus life cycle in cell culture”的研究论文。该研究首次建立了Powassan病毒（Powassan virus, POWV）复制子（replicon）和单轮感染性颗粒（single round infectious particles, SRIPs）系统，为研究POWV生命周期以及研发抗病毒药物提供了安全高效的平台。
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POWV是一种通过蜱虫传播的黄病毒，可引起人类严重的神经损伤和死亡。近年来，POWV感染人类病例逐渐增多。因此，理解POWV生命周期并制定抗病毒策略至关重要。目前，没有批准的预防疫苗或治疗POWV感染的药物。由于POWV活病毒需在生物安全三级实验室（BSL-3）操作，这给研究带来了挑战。
病毒复制子（replicon）是自主复制的病毒RNA，一般是在基因组中将负责病毒颗粒组装的结构蛋白基因删除，只包含执行病毒基因组复制功能的非结构蛋白基因。结构蛋白基因的缺失使其不会产生感染性病毒颗粒，可在BSL-2环境下操作[5]。为了构建POWV复制子细胞模型，丁强课题组宋晶伟博士构建一个包含分泌型荧光素酶（Gluc）报告基因和杀稻瘟菌素抗性基因（BSD）的POWV复制子。将以上复制子RNA电转至Huh7细胞，进行多轮BSD药物筛选，获得含高效复制的POWV复制子Huh7细胞系（Huh7-POWV)（图1）。进一步序列分析发现，POWV复制子基因组中存在三个核苷酸适应性突变，分别是G4079A、G4944T和G6256A。其中G4079A和G6256A分别引起NS2AR195K和NS3V560M氨基酸变异，G4944T在NS3G122G属于同义突变。这三个适应性突变协同增强了POWV的复制能力。随后，研究人员利用POWV复制子系统进行高通量筛选（HTS）抗病毒药物，发现霉酚酸和石蒜碱对POWV复制有较好的抑制效果，该证明了Huh7-POWV系统作为筛选抗病毒药物的便利工具。虽然复制子模型成功模拟病毒生命周期中病毒RNA的复制过程，但并不能研究病毒的入侵和病毒颗粒的组装与释放。为了解决这些限制，研究人员在POWV复制子系统基础上，通过遗传互补病毒结构蛋白基因，分别构建了POWV和ZIKV单轮感染性病毒粒子系统（SRIPs）（图2）。利用该系统进行交叉中和试验，结果显示针对ZIKV E蛋白的单克隆抗体不能有效地中和POWV SRIP感染，这表明POWV与ZIKV存在独特的抗原谱。该项研究中建立的POWV复制子和SRIPs系统，为研究POWV生命周期以及开发抗病毒药物提供重要研究工具。图2 POWV和ZIKV单轮感染性病毒颗粒系统的构建清华大学基础医学院博士后宋晶伟为该论文的第一作者，博士生洪嘉遥、杨晨、张羽等参与了此工作。论文的其他作者还包括山西医科大学李卓阳、贺培凤教授。丁强研究员为论文的通讯作者。清华大学基础医学院张林琦教授为该研究提供帮助。该研究在国家重点研发计划（2021YFC2300200-04和2023YFC2305900）、国家自然科学基金（82341084, 82272302, 82241077和32070153）、北京市自然科学基金（Z220018）、清华大学万科公共卫生与健康学科发展专项基金（2022Z82WKJ013）和山西医科大学-清华大学医学院前沿医学协同创新中心等资助下完成。
原文链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.03468-23
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