Cell：揭示幹細胞抵抗病毒感染策略

身體中的大多數細胞已確定了它們的身份，不論是腦細胞、心臟細胞，還是任何其他的分化細胞（differentiated cell）。幹細胞是不同的：它們並沒有呈現出最終形態。它們能夠通過分裂產生更多的幹細胞，或者根據需要進行分化。 在過去的40年里，科學家們對幹細胞的另一個有趣的現象感到困惑：它們具有非常強的病毒抵抗能力。美國洛克菲勒大學病毒學教授Charlie M. Rice團隊和其他人近期開展的實驗著重關注登革熱病毒、HIV和寨卡病毒等病毒：幹細胞能夠將這些病毒全部拒之門外。但是幹細胞在分化期間會喪失它們的這種抵抗病毒的非凡能力。

圖片來自Rockefeller University。

在一項新的研究中，Rice團隊針對幹細胞如何讓它們自身免受病毒感染提出了一種新的解釋：幹細胞始終保持高度警惕，採取先發制人的防禦措施---其他細胞僅當病毒發動攻擊時才會採用這種保護手段。相關研究結果發表在2018年1月25日的Cell期刊上，論文標題為「Intrinsic Immunity Shapes Viral Resistance of Stem Cells」。

論文第一作者、Rice實驗室博士後研究員Xianfang Wu利用幹細胞製造肝細胞，並研究肝炎病毒感染，從中偶然發現一種線索：幹細胞和肝細胞使用不同的病毒防禦機制。

身體中的大多數細胞通常都會保持一種相對較低的警戒狀態，僅當它們檢測到病毒入侵時，它們才會產生一種被稱作干擾素的分子。干擾素促使這些細胞在抵抗病毒感染中取得成功，而附近的細胞對產生的干擾素作出反應，激活數百個抵抗病毒感染的基因。比如，這些基因能夠促使這些細胞招募免疫細胞來提供保護，或進行自殺。

然而，Wu觀察到幹細胞持續地激活許多這樣的抗病毒基因，即便附近不存在干擾素時，也是如此，而其他的細胞當對干擾素作出反應時才會激活這些抗病毒基因。幹細胞一直處於高度戒備的狀態。

Wu隨後在多種幹細胞類型中證實了這一發現，包括來自胚胎的幹細胞，人們人為製造的幹細胞以及通常位於胰腺、大腦或骨髓中的幹細胞。隨著這些幹細胞轉化為最終的分化細胞類型，它們沉默這些抗病毒基因。Wu是在人體細胞中觀察到這種現象的，但是他也核對了來自小鼠和黑猩猩的數據，結果也觀察到相同的情形。

為了證實這些抗病毒基因確實在保護幹細胞，Wu著重關注一組被稱作IFITM的抗病毒基因。它們編碼阻止病毒入侵細胞的蛋白，並且通常在幹細胞中處於激活狀態。當Wu剔除幹細胞中的IFITM基因時，它們容易遭受登革熱病毒、流感病毒、西尼羅河病毒和寨卡病毒感染。 這意味著細胞有兩種防禦模式，這取決於它們是否是幹細胞。常規的分化細胞僅當病毒入侵和干擾素信號產生後，才會讓它們的防禦能力最大化。幹細胞總是忽視干擾素，讓它們的抗病毒系統一直在運轉。

後者似乎是一種很好的策略，那麼分化細胞為何不能持續地保持它們的防禦能力呢？Rice認為細胞同時展示它們的所有防禦措施是一個壞主意。這將會讓附近的病毒有機會應對細胞防禦措施，可能導致罕見的遺傳上不同的病毒產生，這些病毒能夠克服這些防禦，從而導致疾病產生。Rice指出，對常規的可替換的細胞來說，最好是它們僅當需要時才會作出抗病毒反應。

Rice說，這樣的知識可能有朝一日導致醫療應用。比如，它可能有助於人們開發出更好的藥物來激活遭受感染的人群中的抗病毒反應。它也可能啟發人們開發出協助人體免疫系統抵抗癌症的療法，或者利用病毒療法攻擊癌症幹細胞。

參考資料：Xianfang Wu, Viet Loan Dao Thi, Yumin Huang et al. Intrinsic Immunity Shapes Viral Resistance of Stem Cells. Cell, 25 January 2018, 172(3):423–438, doi:10.1016/j.cell.2017.11.018

Cell：細胞治療領域觀察者

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