生物科學(xué)之病毒學(xué)學(xué)術(shù)沙龍概述

康翠潔

(山東大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，青島 266237)

病毒(virus)又稱真病毒(euvirus)，是無完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)，必須在活細(xì)胞內(nèi)寄生并復(fù)制的非細(xì)胞型微生物，多數(shù)由核酸和蛋白質(zhì)構(gòu)成，又被稱為介于生命與非生命之間的分子生物。病毒可以入侵各種單細(xì)胞和多細(xì)胞生物，利用宿主細(xì)胞成分進(jìn)行自身的復(fù)制與傳播。亞病毒(subviruses)是比病毒結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，生物學(xué)特性與真病毒不同的一些傳染因子，包括類病毒(viroids)、擬病毒(virusoid)和朊病毒(virino)[1]。目前，已知的急性傳染病中，約有2/3由真病毒和亞病毒感染所引發(fā)。對(duì)病毒的組成、結(jié)構(gòu)、分類、生命活動(dòng)過程及其導(dǎo)致的疾病暴發(fā)機(jī)制與控制方式所開展的科學(xué)研究都屬于病毒學(xué)的研究范疇。隨著分子生物學(xué)、生物化學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，病毒學(xué)相關(guān)的研究已經(jīng)深入到分子水平，并且有力地推動(dòng)了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，成為生命科學(xué)領(lǐng)域中一門重要的分支學(xué)科。

從2019年年底開始，一種新型冠狀病毒引發(fā)的非典型性肺炎席卷全球，該疾病被世界衛(wèi)生組織命名為2019冠狀病毒病(Corona Virus Disease 2019，COVID-19)，簡(jiǎn)稱新冠肺炎。引起該疾病的病原被國(guó)際病毒分類學(xué)委員會(huì)定名為“SARS-CoV-2”。該病毒與引起2003年的“嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征”疾病的“SARS”病毒和2012年引起“中東呼吸系統(tǒng)綜合征”的“MERS”病毒同為冠狀病毒，屬于目前已知的可感染人類的7種冠狀病毒成員。根據(jù)世衛(wèi)組織統(tǒng)計(jì)，截至2022年初，全球新冠肺炎累計(jì)確診病例已經(jīng)達(dá)到29億人，累計(jì)死亡病例546萬人，給世界經(jīng)濟(jì)和人民生活造成了巨大影響，也顯示出對(duì)病毒學(xué)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行深入研究的必要性和緊迫性[2-3]。在此形勢(shì)下，生物學(xué)雜志社聯(lián)合國(guó)內(nèi)多個(gè)學(xué)術(shù)單位，共同舉辦了這次病毒學(xué)學(xué)術(shù)沙龍，邀請(qǐng)了近期在國(guó)際病毒學(xué)研究領(lǐng)域作出重要貢獻(xiàn)的12位國(guó)內(nèi)年輕學(xué)者，圍繞病毒學(xué)的重點(diǎn)研究方向和目前研究熱點(diǎn)進(jìn)行了學(xué)術(shù)交流，現(xiàn)將本次會(huì)議交流的主要內(nèi)容概述如下。

1 重要病毒感染、檢測(cè)與防治

雖然大多數(shù)SARS-CoV-2感染者無癥狀，或僅表現(xiàn)出輕、中度癥狀，但約有15%～20%的患者會(huì)發(fā)展為重癥及危重癥，其機(jī)制還不清楚。新冠疫苗的廣泛接種顯著降低了病毒的傳播及患者發(fā)病程度，部分中和抗體和小分子藥物也能顯著降低重癥化風(fēng)險(xiǎn)，但新冠變異株(如Alpha、Beta、Delta以及最近備受關(guān)注的Omicron毒株)不斷逃逸疫苗誘導(dǎo)的免疫，引起更加廣泛的感染。因此，深入研究新冠肺炎重癥化機(jī)制、研發(fā)高效廣譜的抗病毒藥物迫在眉睫。我國(guó)病毒學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)科研人員積極參與新冠病毒及其引發(fā)疾病的相關(guān)研究，并在多個(gè)領(lǐng)域做出了出色的工作。本次會(huì)議中，有3位專家從不同角度深入介紹了在冠狀病毒及相關(guān)疾病研究領(lǐng)域做出的科研成果。

1.1 冠狀病毒入侵與宿主免疫機(jī)制

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院/呼吸疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙金存教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期關(guān)注由冠狀病毒感染所引發(fā)的呼吸系統(tǒng)新發(fā)、突發(fā)傳染病的體液免疫機(jī)制及應(yīng)急救治抗體藥物開發(fā)和應(yīng)用[4-7]。在報(bào)告中，趙金存教授首先介紹了COVID-19病人的體液免疫特征，指出COVID-19輕癥病人具有較低的IgM反應(yīng)，而重癥病人存在抗體異位分布的特點(diǎn)，相關(guān)指標(biāo)可以用于重癥預(yù)警；以中東呼吸綜合征(middle east respiratory syndrome，MERS)研究為例，詳細(xì)介紹了利用MERS病毒抗原進(jìn)行駱駝、馬、鼠及轉(zhuǎn)基因牛等動(dòng)物源治療性中和抗體的研究成果，并深入介紹了利用艾巴氏病毒(Epstein-Barr virus，EBV)轉(zhuǎn)化法制備人源化單抗的最新成果。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)MERS的全新的抗原表位，并對(duì)一些新的抗原表位的作用機(jī)制進(jìn)行了解析[8]。該課題組還發(fā)現(xiàn)，利用表達(dá)SARS-CoV-2 的RBD(receptor binding domain)抗體的慢病毒質(zhì)粒進(jìn)行小鼠鼻內(nèi)免疫，可以有效地預(yù)防病毒感染，并且具有長(zhǎng)期保護(hù)效果，為開發(fā)新型抗病毒免疫制劑提供了線索。

1.2 新冠肺炎重癥化機(jī)制解析與治療

深圳第三人民醫(yī)院張政教授研究組圍繞新冠肺炎重癥化機(jī)制解析與治療，開展了許多卓有成效的研究工作并在本次會(huì)議中進(jìn)行了介紹。在2019新冠肺炎暴發(fā)初期，該團(tuán)隊(duì)率先應(yīng)用單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)解析了新冠輕/重癥患者肺泡灌洗液?jiǎn)渭?xì)胞圖譜[9]，鑒定出與重癥化相關(guān)的炎癥/纖維化細(xì)胞亞群，還繪制了重癥患者外周免疫麻痹特征。通過國(guó)際合作，建立了一種新的病毒Viral-Track方法，追蹤新冠病毒RNA的單細(xì)胞水平分布[10]，從造血干/祖細(xì)胞分化的角度解析了與重癥化顯著相關(guān)的淋巴細(xì)胞減少癥的潛在機(jī)制。率先從新冠肺炎康復(fù)者中迅速分離到206種病毒特異性抗體，并優(yōu)選出兩種“精英抗體”，闡明關(guān)鍵抗體的中和機(jī)制[11]；與清華大學(xué)和騰盛博藥公司共同開發(fā)出新冠抗體藥物(BRII-196/BRII-198)，可有效對(duì)抗目前主流變異株，已于2020年12月8日獲中國(guó)藥監(jiān)局批準(zhǔn)上市，成為中國(guó)首個(gè)完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新冠肺炎治療性藥物[7,12]，相關(guān)成果發(fā)表于Nature、CellRes、NatCommun等雜志。同時(shí)針對(duì)病毒突變頻繁及存在免疫逃逸的現(xiàn)狀，開展了國(guó)際上首個(gè)“新冠病毒突變株”單抗的雞尾酒臨床實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過多中心、多種族和多變異株測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該療法可以使得住院和死亡復(fù)合終點(diǎn)降低78%。發(fā)現(xiàn)新冠病毒RNA依賴的RNA聚合酶NSP12可以激活宿主細(xì)胞內(nèi)的受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶RIPK1，誘導(dǎo)炎癥因子風(fēng)暴產(chǎn)生，而RIPK1的抑制劑Nec-1s可以抑制這一過程，顯著降低病毒增殖和神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)[13]。

1.3 新冠病毒診斷試劑盒、中和性抗體和疫苗研發(fā)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)金騰川教授團(tuán)隊(duì)在2020年新冠疫情暴發(fā)初期，便對(duì)新冠感染后體液免疫應(yīng)答的規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)新冠感染早期，血清中不僅有特異性IgM，還有特異性IgA[14]，因此提出了利用IgA/IgM/IgG等3個(gè)指標(biāo)共同作為新冠血清學(xué)診斷標(biāo)志物的診斷方案，并利用新冠刺突蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域(receptor binding domain，RBD)作為抗原，研發(fā)了新冠IgA/IgM/IgG化學(xué)發(fā)光法診斷試劑盒。該診斷方案和試劑盒臨床驗(yàn)證具有高于98%的準(zhǔn)確性。另外，發(fā)現(xiàn)診斷新冠刺突蛋白R(shí)BD的IgA與其他抗體亞型相比，具有更好的中和病毒的活性。課題組還利用羊駝納米抗體平臺(tái)，篩選獲得了多種針對(duì)新冠RBD的中和性抗體，它們結(jié)合在不同抗原表位，聯(lián)合使用或者偶聯(lián)后具有極高的中和新冠病毒活性，并且能夠?qū)剐鹿谕蛔冎闧15]。針對(duì)病毒突變株逃逸宿主細(xì)胞免疫的分子機(jī)制，該團(tuán)隊(duì)篩選發(fā)現(xiàn)了多種冠狀病毒共有的一些T細(xì)胞保守表位，解釋了交叉保護(hù)和預(yù)存免疫機(jī)制，正在與疫苗企業(yè)共同研發(fā)針對(duì)病毒突變株的重組疫苗和腺病毒相關(guān)病毒(AAV)載體疫苗的研究工作，從不同側(cè)面為疫情防控開發(fā)新的藥物。

1.4 豬重要病毒病的遺傳演化與防控產(chǎn)品研發(fā)

我國(guó)是生豬生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)，每年生豬出欄量約7億頭，占世界出欄總量50%以上。而生豬疫病嚴(yán)重危害生豬產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，每年造成近千億元的經(jīng)濟(jì)損失。隨著我國(guó)生豬養(yǎng)殖規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，生豬疫病呈現(xiàn)病原流行病學(xué)調(diào)查不系統(tǒng)，病原變異呈現(xiàn)速度加快、毒力不斷增強(qiáng)、混合感染和跨種感染增多、疫苗防控效果不佳、老病未除而又添新疫情的局面，急需防控理論與技術(shù)的突破。尤其是非洲豬瘟給我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，目前乃至未來一段時(shí)間仍將是生豬產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題。因此，建立完善的非洲豬瘟防控技術(shù)、豬重要疫病流行病學(xué)監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)、動(dòng)物疫病凈化關(guān)鍵技術(shù)及研發(fā)豬重要疫病高效防控產(chǎn)品，將一直是生豬疫病防控的研究熱點(diǎn)與發(fā)展方向。

本次會(huì)議中，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所的吳家強(qiáng)研究員，詳細(xì)介紹了他們對(duì)生豬重要疫病開展的流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果，以及豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRSV)、豬流行性腹瀉病毒(PEDV)、豬圓環(huán)病毒(PCV)、副豬嗜血桿菌(HPS)等病原的分子遺傳演化規(guī)律[16-18]。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)建立了針對(duì)不同病原的多種快速診斷方法，并且通過篩選和甄別免疫原性強(qiáng)的流行病毒株，突破納米佐劑、高密度發(fā)酵培養(yǎng)、切向流超濾濃縮等制苗工藝瓶頸，創(chuàng)制出4種滅活疫苗，研制出針對(duì)PEDV變異株的豬傳染性胃腸炎、豬流行性腹瀉的二聯(lián)活疫苗和PCV2核酸候選疫苗，還研發(fā)出兩種新獸藥實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化上市。通過集成和創(chuàng)新豬重要疫病的疫苗研制、快速診斷、免疫監(jiān)測(cè)、生物安全等關(guān)鍵防控技術(shù)[19]，該團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了豬重要疫病綜合防控技術(shù)體系，在山東、河南等生豬主產(chǎn)區(qū)示范推廣，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益，推動(dòng)了養(yǎng)豬行業(yè)和生物制品行業(yè)的科技進(jìn)步。

1.5 對(duì)蝦白斑綜合征病毒感染機(jī)制及防控技術(shù)

我國(guó)是全球?qū)ξr養(yǎng)殖第一大國(guó)，養(yǎng)殖產(chǎn)量占全球30%以上，年直接經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超500億元(國(guó)家蝦蟹產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系)。對(duì)蝦養(yǎng)殖在創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)也面臨著病害的嚴(yán)重威脅，其中白斑綜合征病毒(WSSV)引發(fā)的病害尤為嚴(yán)重。中山大學(xué)何建國(guó)教授和李朝政教授長(zhǎng)期關(guān)注對(duì)蝦白班綜合征防控技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，并且取得了很好的成效。李朝政教授系統(tǒng)介紹了該團(tuán)隊(duì)所做的系列工作。WSSV具有潛伏感染和急性感染雙重特征：高劑量病毒往往直接導(dǎo)致急性感染，低劑量病毒感染時(shí)通常處于潛伏狀態(tài)。在環(huán)境脅迫條件下，病毒一旦啟動(dòng)復(fù)制，潛伏感染極易轉(zhuǎn)化為急性感染，然而其背后的分子機(jī)制一直是個(gè)未解之謎。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，WSSV極早期基因IE1與對(duì)蝦MAPK通路JNK結(jié)合，促進(jìn)JNK的自磷酸化，增強(qiáng)MAPK通路轉(zhuǎn)錄因子c-Jun的磷酸化激活，c-Jun可以促進(jìn)IE1的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)IE1的積累，從而形成一個(gè)由病毒和宿主基因共同組成的、全新的正反饋回路。這是首次報(bào)道病毒僅利用單個(gè)基因就成功挾持宿主途徑形成一個(gè)全新的正反饋回路來促進(jìn)轉(zhuǎn)錄及復(fù)制，為解析WSSV潛伏感染及急性感染的分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)[20]。同時(shí)，基于養(yǎng)殖設(shè)施化和競(jìng)爭(zhēng)性捕食者食物鏈原理，該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了環(huán)境調(diào)控技術(shù)和生物防控技術(shù)，可以有效地控制白斑綜合征發(fā)生，取得了很好的病害防控效果[21]。此外，開展抗病育種也是病害防控的重要舉措之一?；谇捌诎l(fā)現(xiàn)的對(duì)蝦干擾素抗病毒信號(hào)途徑(IRF-Vago-JAK/STAT)[22]，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在IRF啟動(dòng)子上存在一個(gè)CT重復(fù)模塊(CTn)，該模塊在不同的個(gè)體中存在多態(tài)性。研究表明CTn越短其對(duì)IRF的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)活性越高，對(duì)蝦個(gè)體的抗病能力越強(qiáng)(發(fā)明專利號(hào)“201810443888.4”)[23]。通過聯(lián)合廣東恒興飼料股份有限公司，以該 CT模塊進(jìn)行抗病分子設(shè)計(jì)育種，培育的“中興CT”品系抗病力提高了30%以上，是迄今唯一以功能基因進(jìn)行對(duì)蝦分子育種的實(shí)踐，通過養(yǎng)殖示范和推廣取得了很好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

2 病毒跨種傳播機(jī)制

2.1 蚊媒病毒傳播循環(huán)機(jī)制

在自然界中，蚊蟲是數(shù)百種烈性人類病毒的攜帶者和傳播者。多種新發(fā)及再發(fā)蚊媒傳染病，如登革熱、寨卡熱、西尼羅腦炎等均由蚊蟲傳播并導(dǎo)致每年數(shù)億人感染，已對(duì)人類及全球公共衛(wèi)生安全帶來嚴(yán)重威脅和負(fù)擔(dān)。從分子層面闡明多種重要蚊媒病毒感染傳播的分子機(jī)制及宿主免疫保護(hù)機(jī)制，對(duì)蚊媒傳染病的防治有重要意義。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院的程功教授在蚊媒傳染病致病機(jī)制的研究領(lǐng)域作出了許多突破性的成果，如發(fā)現(xiàn)蚊媒通過吸血激活GABAergic系統(tǒng)，輔助病毒在蚊蟲體內(nèi)的感染[24]；一種宿主血液來源的miRNA可通過跨物種調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)控蚊蟲在自然界中傳播登革病毒及寨卡病毒的能力[25]；發(fā)現(xiàn)人體血清鐵含量是調(diào)控蚊蟲傳播登革病毒的關(guān)鍵因素，并首次提出基于補(bǔ)鐵的抗登革熱傳播阻斷策略等[26]。程功教授深入淺出地講解了其團(tuán)隊(duì)對(duì)埃及伊蚊及白紋伊蚊傳播寨卡病毒的一種新的傳播途徑的發(fā)現(xiàn)與論證過程?；诹餍胁W(xué)調(diào)查結(jié)果和寨卡病人存在病毒尿癥的特點(diǎn)，其課題組設(shè)計(jì)了多個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)，首先證明兩種伊蚊可以在寨卡病毒污染的人類尿液中孵化，能夠成功獲取病毒并通過叮咬傳播病毒，然后模擬自然環(huán)境，發(fā)現(xiàn)埃及伊蚊可以在病毒污染的污水中孵化，蚊蟲能成功獲取病毒并通過叮咬傳播病毒，輔助病毒完成完整的“宿主-蚊蟲”自然傳播循環(huán)；還利用感染動(dòng)物模型證明病毒尿癥可以導(dǎo)致蚊蟲在孵化過程中直接感染病毒，并且發(fā)現(xiàn)病毒對(duì)pH敏感，在pH<6.5的尿液或污水中病毒完全失活[27]。該研究突顯出改善公共衛(wèi)生環(huán)境在寨卡疫情控制中的重要性，并為寨卡病毒防控提供了新的方法。

2.2 蝙蝠與新發(fā)傳染病

21世紀(jì)以來,蝙蝠及其他自然宿主(媒介生物)攜帶的病毒多次跨種傳播至人類,引起烈性的新發(fā)傳染病(SARS，2003；MERS，2012；埃博拉，2014；COVID-19，2019)。了解這些致病病毒自然宿主的免疫機(jī)制及其攜帶的病毒如何突破物種的界限進(jìn)行跨種傳播，對(duì)新發(fā)傳染病的預(yù)警與防控有重要意義。中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所的周鵬研究員長(zhǎng)期從事蝙蝠病毒與免疫學(xué)研究，系統(tǒng)性建立涵蓋多種蝙蝠、人、家畜冠狀病毒的富集高通量檢測(cè)方法及快速血清學(xué)檢測(cè)方法，分析了中國(guó)蝙蝠攜帶冠狀病毒的全基因組演化趨勢(shì)，建立了跨種傳播評(píng)估機(jī)制，并預(yù)警預(yù)測(cè)熱點(diǎn)病毒[28]。他系統(tǒng)介紹了其課題組對(duì)中國(guó)與東南亞地區(qū)蝙蝠體內(nèi)病毒的分布特征、基因組演化趨勢(shì)和具有跨種傳播風(fēng)險(xiǎn)的蝙蝠病毒毒株的預(yù)測(cè)結(jié)果。并指出已有一株病毒的跨種傳播在2017年廣東暴發(fā)的豬流行性腹瀉疾病中得到了驗(yàn)證[29]，還有一種蝙蝠病毒具有較大的跨種傳播風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)列為風(fēng)險(xiǎn)病毒和重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象。同時(shí)強(qiáng)調(diào)，目前新冠肺炎的病毒的自然宿主可能為蝙蝠，其來源可能為東南亞地區(qū)，而病毒如何實(shí)現(xiàn)的跨種傳播還未有定論[30]。另外，研究表明，與人類相比，蝙蝠的抗病毒機(jī)制的確具有一些特殊之處，具有穩(wěn)定高表達(dá)的干擾素系統(tǒng)和削弱的干擾素基因刺激因子STING介導(dǎo)的免疫通路[31]，所以病毒會(huì)在蝙蝠體內(nèi)發(fā)生快速變異，從而衍生出更多種類的病毒，但是蝙蝠自身又不發(fā)病，這些特征可以為人類開發(fā)相關(guān)疾病的治療措施提供借鑒。

2.3 冠狀病毒溯源與跨種傳播

對(duì)新發(fā)突發(fā)傳染病，快速了解導(dǎo)致其暴發(fā)病毒的自然宿主與中間宿主特征及其與宿主受體的結(jié)合方式，對(duì)阻斷疾病的進(jìn)一步擴(kuò)散與流行，開發(fā)相應(yīng)的疫苗和阻斷藥物，具有十分重要的意義[32]。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所王奇慧研究員以MERS疾病暴發(fā)后的病毒溯源與跨種傳播研究為例，介紹了對(duì)冠狀病毒相關(guān)疾病進(jìn)行溯源研究的基本思路與成果。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了SARS-CoV-2的溯源研究，發(fā)現(xiàn)COVID-19的宿主范圍已經(jīng)擴(kuò)大到了11種哺乳動(dòng)物，有18種可能的易感動(dòng)物(受體可以結(jié)合)，還有14種動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)條件下可以感染該病毒，13種不易感動(dòng)物，相關(guān)溯源研究還在推進(jìn)。若防控不力，病毒有可能向其他野生動(dòng)物擴(kuò)散，發(fā)生演化，形成新的動(dòng)物病毒庫或者在人類中發(fā)生變異，故國(guó)際社會(huì)制定防控政策時(shí)需要考慮到這些因素。

2.4 媒介昆蟲傳播植物病毒的分子機(jī)制

作物病毒病是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因子，每年給全球農(nóng)業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億美元,嚴(yán)重影響作物的高效生產(chǎn)和產(chǎn)品安全。這些病毒約70%都是借助蚜蟲、飛虱、粉虱等小型昆蟲進(jìn)行傳播。雖然有關(guān)昆蟲傳播病毒的過程已被大家熟知，但以往對(duì)昆蟲傳播植物病毒、特別是植物DNA病毒的細(xì)胞機(jī)制和分子機(jī)制知之甚少，嚴(yán)重制約了作物病毒病高效防控新技術(shù)的研發(fā)。

浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院王曉偉教授圍繞媒介昆蟲對(duì)番茄黃曲葉病毒等植物DNA病毒的傳播，進(jìn)行了十多年的潛心鉆研并取得了多項(xiàng)重要突破。王曉偉教授圍繞植物病毒如何突破煙粉虱體內(nèi)屏障傳播和植物病毒如何影響煙粉虱促進(jìn)其傳播兩個(gè)主題，詳細(xì)介紹了植物DNA病毒通過媒介昆蟲中腸、唾液腺和卵巢傳播的細(xì)胞機(jī)制[33-34]。研究結(jié)果顯示，高齡煙粉虱可以經(jīng)卵傳播番茄黃曲葉病毒，病毒和卵黃原蛋白結(jié)合，通過卵黃原蛋白受體侵染卵母細(xì)胞，煙粉虱的發(fā)育階段決定了病毒經(jīng)卵傳播的效率[35]。某些植物病毒可以通過招募媒介昆蟲唾液腺中的蛋白完成自己的復(fù)制，增強(qiáng)長(zhǎng)期感染能力[36]。植物病毒感染昆蟲后會(huì)誘導(dǎo)昆蟲唾液中一種Bt56蛋白的分泌，激活植物的水楊酸途徑，抑制茉莉酸途徑從而有助于昆蟲取食與病毒的傳播和擴(kuò)散[37]，相關(guān)研究成果發(fā)表在PNAS、Autophagy、PLoSPathogens等國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊上，結(jié)束了學(xué)術(shù)界50多年來關(guān)于植物DNA病毒可否借助媒介昆蟲通過產(chǎn)卵進(jìn)行傳播的爭(zhēng)論，在介體昆蟲傳播植物DNA病毒領(lǐng)域居國(guó)際領(lǐng)先水平，為研發(fā)阻斷病毒傳播的新技術(shù)提供了分子靶標(biāo)，為探索病毒病高效防控的新策略提供了新的理論依據(jù)。

3 抗病毒免疫機(jī)制

3.1 蛋白質(zhì)翻譯后修飾調(diào)控抗病毒天然免疫機(jī)制

天然免疫系統(tǒng)作為機(jī)體抵抗外界病原微生物入侵的第一道防線，在機(jī)體受到感染后首先被激活。病原微生物具有的病原相關(guān)分子模式(PAMPs)可被宿主細(xì)胞的病原識(shí)別受體(PRRs)所識(shí)別并誘導(dǎo)其下游信號(hào)通路的活化，引起干擾素和干擾素誘導(dǎo)基因的表達(dá)和產(chǎn)生，使細(xì)胞建立抗病毒狀態(tài)。已知RNA病毒和DNA病毒侵染細(xì)胞時(shí)，會(huì)通過兩種不同的識(shí)別過程(RNA病毒為維甲酸誘導(dǎo)基因-線粒體抗病毒信號(hào)蛋白R(shí)IG-MAVS途徑，DNA病毒為環(huán)CMP-AMP合酶-干擾素基因刺激因子cGAS-STING途徑)激活轉(zhuǎn)錄因子IRF3的活化及其入核，最終調(diào)控干擾素的表達(dá)[38-39]。蛋白質(zhì)翻譯后修飾在兩種途徑的識(shí)別與活化中發(fā)揮著重要的作用。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院高成江教授報(bào)告了其課題組在泛素化和精氨酸甲基化修飾調(diào)控抗病毒天然免疫信號(hào)途徑中的重要發(fā)現(xiàn)。包括RNA病毒感染刺激E3泛素連接酶TRIM31富集到線粒體上，直接促進(jìn)MAVS的K63位泛素化修飾以及MAVS多聚體的形成與活化，從而激活下游抗病毒I型干擾素信號(hào)通路[40]。去泛素化酶USP18作為一個(gè)接頭分子，以不依賴于其酶活性的功能促進(jìn)TRIM31向線粒體轉(zhuǎn)位，增強(qiáng)TRIM31與MAVS的結(jié)合來促進(jìn)其活化。E3泛素連接酶RNF128通過K63位泛素化修飾Tank 結(jié)合激酶TBK1促進(jìn)抗病毒天然免疫[41]。E3泛素連接酶TRIM26可以使核因子IRF3多聚泛素化降解，從而負(fù)向調(diào)控干擾素β的產(chǎn)生和抗病毒反應(yīng)[42]。另外精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶 PRMT1 通過非對(duì)稱精氨酸甲基化促進(jìn)TBK1的激活，從而促進(jìn)抗病毒免疫[43]。這些研究結(jié)果為相關(guān)病毒性疾病的防治和藥物開發(fā)提供了治療靶點(diǎn)和重要的理論指導(dǎo)。

3.2 細(xì)菌的CRISPR-Cas免疫和基因編輯

CRISPR-Cas系統(tǒng)本是細(xì)菌體內(nèi)存在的一種對(duì)抗噬菌體病毒侵染的適應(yīng)性免疫機(jī)制，自從被發(fā)現(xiàn)報(bào)道以來，已經(jīng)在生命科學(xué)研究領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，常用的CRISPR-Cas9系統(tǒng)在使用時(shí)也逐漸暴露出諸多的問題。哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的黃志偉教授在本次會(huì)議報(bào)告中深入闡釋了目前已知CRISPR-Cas系統(tǒng)的特點(diǎn)及Cas9和Cas12a兩類系統(tǒng)發(fā)揮功能的作用方式，展示了其課題組在發(fā)現(xiàn)和改造這些系統(tǒng)中所做的工作[44-45]。同時(shí)，從結(jié)構(gòu)生物學(xué)的角度，深入闡釋了噬菌體中幾種抗CRISPR蛋白(anti-CRISPR proteins，Acrs)拮抗細(xì)菌CRISPR-Cas系統(tǒng)作用的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)噬菌體的AcrIIA14蛋白可以通過與金黃色葡萄球菌Cas9蛋白的HNH結(jié)構(gòu)域上的一個(gè)非保守區(qū)域相結(jié)合，引發(fā)Cas9蛋白一系列構(gòu)象變化而發(fā)揮抑制效應(yīng)[46]。另外，具有乙酰轉(zhuǎn)移酶活性的AcrVA5可以通過Cas12a乙?；l(fā)揮抑制效應(yīng)[47]。這些研究成果不僅擴(kuò)展了對(duì)抗CRISPRS蛋白的了解，亦為CRISPR-Cas9系統(tǒng)在基因編輯和基因調(diào)控中的合理使用提供了線索。

3.3 水稻抗病毒與病毒致病

水稻是重要的糧食作物，也深受各種病毒病的危害。作物的抗病毒策略主要包括4種來源，分別是顯性抗病毒基因介導(dǎo)的抗性、隱性抗病毒基因介導(dǎo)的抗性、基因沉默介導(dǎo)的抗性以及植物激素介導(dǎo)的抗性[48]。這4種抗病毒途徑之外，泛素化和細(xì)胞自噬是新的抗病毒途徑。面對(duì)這些抗病毒機(jī)制，病毒在采取相應(yīng)的致病機(jī)制之外，并不斷進(jìn)化，力求打破宿主抗病毒防衛(wèi)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)成功侵染。如病毒編碼的RNA沉默抑制子針對(duì)RNAi抗病毒機(jī)制發(fā)揮功能。福建農(nóng)林大學(xué)吳建國(guó)教授深入介紹了水稻抗病毒研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，并圍繞RNAi水稻抗病毒機(jī)制及病毒的拮抗方式，介紹了單子葉特異性AGO18通過螯合miR168和miR528，保護(hù)AGO1和AO介導(dǎo)的防衛(wèi)反應(yīng)，增強(qiáng)水稻對(duì)病毒的抗性[49-50]。水稻鋸齒葉矮縮病毒(RRSV)誘導(dǎo)miR319抑制茉莉酸途徑(jasmonicacid，JA)促進(jìn)病毒的侵染[51]。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)水稻條紋花葉病毒(RSMV)編碼P4蛋白通過泛素化、自噬等途徑降解水稻基因沉默抑制子3，限制RNA依賴的RNA聚合酶RDR6對(duì)siRNA的放大[52]。病毒也利用RNAi對(duì)植物激素介導(dǎo)的抗性進(jìn)行破壞。水稻草狀矮化病毒(RGSV)編碼P3蛋白誘導(dǎo)E3泛素連接酶P3IP1蛋白的高表達(dá)，進(jìn)而與核RNA聚合酶D NRPD1a互作并將其降解，最終促進(jìn)RGSV的侵染[53]。吳建國(guó)教授在報(bào)告中指出水稻抗病毒機(jī)制研究的發(fā)展趨勢(shì)與當(dāng)前面臨的問題，通過廣泛收集不同的水稻種質(zhì)資源，篩選抗病毒品系，在全基因組水平進(jìn)行抗病毒機(jī)制解析，將為深入了解水稻-病毒互做機(jī)制，篩選優(yōu)良抗病品系提供幫助。

在數(shù)千萬年與宿主的共處和與宿主免疫系統(tǒng)的博弈中，病毒的存在形式和感染能力在不斷變化。目前，關(guān)于病毒的起源還無定論，認(rèn)識(shí)了解病毒及其與宿主互作的方式也是任重而道遠(yuǎn)的工作。病毒學(xué)研究不同領(lǐng)域間的交流借鑒和與其他學(xué)科間方法與技術(shù)的交叉融合，將會(huì)是促進(jìn)病毒學(xué)研究快速發(fā)展的重要手段。

致謝：感謝張政、吳建國(guó)、吳家強(qiáng)、李朝政、高成江、金騰川、王曉偉等教授為本文撰寫提供相關(guān)資料。