2024年12月，瞿介明教授在Nature子刊杂志《Nature Communications》 【IF 14.7，Q1】在线发表题名为“ALCAM is an Entry Factor for Severe Community Acquired Pneumonia-associated Human Adenovirus Species B.”—— ALCAM为重症社区获得性肺炎相关B组人腺病毒侵入宿主因子的研究论文。
瑞金医院呼吸与危重症医学科瞿介明教授，上海科技大学刘佳教授为论文的共同通讯作者；瑞金医院呼吸与危重症医学科谢雨桑医师、上海科技大学梅红助理研究员为论文的共同第一作者。
腺病毒根据其遗传和抗原特性分为A-G七个组及超过100种血清型，可导致包括呼吸道、眼、胃肠道及其他多种上皮细胞感染，其中大多型腺病毒仅引起轻度上感症状，而国内外流行病学调查发现B组腺病毒可造成严重下呼吸道感染，目前尚未有针对腺病毒的靶向抗病毒药物。研究人员前期开展的多中心前瞻性病原学研究发现腺病毒是引起我国重症社区获得性肺炎（SCAP）的第二大常见病毒性致病原，而其中HAdV-B7型为主要血清型。值得一提的是，除了B组腺病毒外，HAdV-A、C、D、E和F组腺病毒均使用柯萨奇病毒和腺病毒受体（CAR）作为主要受体，而B组中的HAdV-B3、HAdV-B7、HAdV-B11和HAdV-B14利用桥粒芯糖蛋白2（DSG2）作为高亲和力受体，但功能实验表明其缺失并不能完全阻止病毒感染，因此与SCAP相关HAdV-B受体谱仍需探索。
该研究中，研究人员构建了嵌合HAdV-B7纤维结蛋白（knob）的重组荧光病毒，利用一代和二代膜蛋白组CRISPR/sgRNA文库（SfCRISPR）对重组毒株进行两轮独立筛选，确定了包括已知的受体DSG2和激活白细胞黏附分子（ALCAM）在内的一系列候选宿主因子。通过机制研究发现，HAdV-B7 knob结构域与宿主细胞膜表面ALCAM C和V结构域相互作用通过DSG2-ALCAM-EndoA3轴促进病毒内吞，并进一步在多种嵌合病毒及临床分离毒株中验证了ALCAM在B1和B2腺病毒遗传簇中的广泛作用。此外，研究人员通过对SCAP患者血转录组样本的重分析发现，ALCAM在腺病毒所致重症肺炎患者早期血样中高表达。该研究首次系统鉴定了临床高致病性人腺病毒株的新型功能性宿主因子，为后续抗病毒药物研究提供了理论依据。
图1. 利用SfCRISPR对重组嵌合HAdV-B7筛选并鉴定宿主因子ALCAM
图2. ALCAM广泛参与多种嵌合及临床分离B组HAdV感染
Abstract
Human adenovirus (HAdV) is one of the most widely spread respiratory pathogens that can cause infections in multiple tissues and organs. Previous studies have established an association between HAdV species B (HAdV-B) infection and severe community-acquired pneumonia (SCAP). However, the connection between SCAP-associated HAdV-B infection and host factor expression profile in patients has not been systematically investigated. Here, we performed CRISPR genetic screen on HAdV-B using two generations of cell surface protein-focused CRISPR libraries and identified a series of host factors including the known receptor DSG-2 and an unknown factor activated leukocyte cell adhesion molecule (ALCAM). Further investigation has shown that ALCAM affects HAdV-B infection by participating in viral internalization. Most importantly, re-visit of the clinical samples has uncovered that ALCAM has significantly higher expression in SCAP patients with HAdV-B infection than in those with other infections. Chimeric and authentic virus experiments have suggested that ALCAM is a widely used host factor across B1 and B2 genetic clusters of HAdV-B. Moreover, the dissociation constant between the knob domain of HAdV-B fiber and ALCAM was determined to be 837 nM in average. In summary, our results suggest that ALCAM is a functional entry factor for SCAP-associated HAdV-B.
中文摘要
人腺病毒（HAdV）作为广泛传播的呼吸道病原体，能造成多种组织器官不同程度感染。既往流行病学调查发现B组人腺病毒（HAdV-B）可导致重症社区获得性肺炎（SCAP），然而尚未有 HAdV-B重症株与SCAP患者宿主因子表达谱的系统性研究。在该研究中研究者针对HAdV-B开展膜蛋白组CRISPR筛选，通过了两代细胞表面蛋白CRISPR文库，鉴定了包括已知的受体DSG-2在内的一系列宿主因子，并首次发现鉴定新型宿主因子——激活的白细胞细胞黏附分子（ALCAM）。进一步的研究表明，ALCAM通过参与病毒内吞介导HAdV-B感染。通过重分析临床样本，发现与其他感染相比ALCAM在HAdV-B导致的SCAP患者中显著高表达。重组嵌合病毒和临床病毒株实验进一步发现ALCAM是HAdV-B遗传簇B1和B2广泛使用的宿主因子。此外，HAdV-B Knob结构域与宿主ALCAM之间的解离常数平均为837 nM。研究者的研究结果表明，ALCAM是SCAP相关HAdV-B的重要功能性侵入相关宿主因子。
作者介绍
Author Introduction
瞿介明 主任医师，教授，博士生导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院党委书记，上海交通大学医学院呼吸病研究所所长，上海市呼吸传染病应急防控与诊治重点实验室主任，中华医学会呼吸病学会主任委员，中国医师协会呼吸医师分会候任会长；研究方向：肺部感染及新型治疗策略与技术。
谢雨桑 住院医师，上海交通大学医学院附属瑞金医院呼吸与危重症医学科；研究方向：肺部感染的临床和基础研究。
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ALCAM is an Entry Factor for Severe Community Acquired Pneumonia-associated Human Adenovirus Species B.pdf
