在哺乳动物中，早期对病毒的抵抗依赖于干扰素，干扰素会保护分化细胞免受病毒复制造成的感染，但干细胞中由于存在一些干扰素调控的天然免疫缺陷而不能受到保护。许多其他生物抗病毒过程依赖于RNA干扰（RNA interference，RNAi），这种RNA干扰是由一种专门的Dicer蛋白质介导的，它可以切割病毒的双链RNA。但目前为止，RNA干扰是否也有助于哺乳动物的抗病毒免疫仍存在争议。为了揭开这一问题的答案，英国克里克研究所Caetano Reis e Sousa研究组在Science发文题为An isoform of Dicer protects mammalian stem cells against multiple RNA viruses，作者们发现了一种Dicer蛋白的亚型可以通过切割病毒双链RNA来协调抗病毒RNAi，保护组织干细胞免受包括寨卡病毒和新型冠状冠状病毒（SARS-CoV-2）在内等RNA病毒的感染。 

　　先前的研究表明，无脊椎动物和植物缺乏干扰素系统，它们通过RNA干扰的方式来保护自己免受病毒感染。抗病毒RNAi始于蛋白质Dicer，Dicer该蛋白识别并切割RNA病毒感染过程中产生的双链RNA，从而产生小的干扰RNA（siRNA）。哺乳动物干细胞可以抵抗病毒感染，这部分目前的研究认为主要是由于不依赖于干扰素的限制性因子的组成性表达，而干细胞中是否具有其他有利于抗病毒感染的RNAi特化过程还尚不清楚。 

　　作者们通过对小鼠小肠的总cDNA进行扩增，鉴定发现了一个新的Dicer亚型，这是一个缺乏外显子7和8的选择性剪接框内转录本（图1）。在体外的翻译产物中，作者们发现该亚型与正常全长的Dicer相比缺乏解旋酶片段中心Hel2i的结构域。随后，为了与全长的Dicer进行区分，作者们将该亚型成为aviD（antiviral Dicer）。通过使用实时定量PCR分析的方式，作者们发现在小鼠的神经干细胞、胚胎干细胞以及3T3细胞系或者是成年前以及成年期的小鼠中均能够同时检测到这两种亚型的存在。但先前为什么没能发现这个小的aviD亚型呢？作者们发现，总的来说，aviD的转录本的含量是远低于Dicer的，这可能也就解释了为什么没在其他的RNA数据库中发现aviD亚型的存在。 

　　图1 短截Dicer亚型aviD 

　　通过体外的实验作者们发现，缺乏Hel2i结构域的aviD蛋白将合成的双链RNA加工产生小的干扰RNA的能力是Dicer的两倍。此外，aviD对干扰素刺激基因产物LGP2具有更高的抵抗能力，LGP2可以抑制Dicer对双链RNA的切割。因此，作者们发现，aviD亚型中Hel2i结构域的缺乏并不会影响其加工miRNA前体的能力，但是却会显著提高其切割双链RNA变成siRNA的能力，而这正是Dicer家族蛋抗病毒RNAi的重要标记。 

　　为了进一步地对aviD介导抗病毒RNAi过程的作用进行解析，作者们构建了Dicer-/-aviD-/-双敲除的细胞品系，再通过回补标记的Dicer和aviD从而单独检测各自的功能。与体外pre-miRNA切割检测实验结果相一致的是，Dicer和aviD的回补都能够回复其miRNA产生的能力。但是作者们发现，在病毒感染的情况下，只有aviD表达的细胞表现出可抗病毒侵染的能力。另外，通过对aviD中的催化双链RNA切割活性位点的突变，作者们发现该抗病毒功能依赖于aviD中的具有催化活性的结构域。 

　　进一步地，作者们希望在更为体内的环境对aviD的表达特征进行检测。作者们发现，aviD在小鼠体内更倾向于表达在干细胞而非分化的细胞之中。为了对aviD在干细胞中的作用进行检测，作者们利用小鼠的胚胎干细胞构建了体外模型。作者们发现，aviD的确也可以介导胚胎干细胞中双链RNA诱导的基因沉默。 

　　ZIKA病毒的感染会造成胎儿的小头畸形（Microcephaly），而人胚胎干细胞来源的脑类器官目前的研究已经很好地概括成年脑的发育特征以及小头畸形在病理特点^[1]，并且ZIKA病毒感染脑类器官会造成类器官新的生长迟滞、干细胞凋亡^[2]。因此，作者们用胚胎干细胞来源的脑类器官对aviD的抗病毒功效进行进一步体内的鉴定。作者们发现虽然内源水平很低，但aviD的表达的确可以保护成体干细胞免受ZIKA病毒的侵染，同时通过对新冠病毒的检测，发现也可以aviD的表达也可以通过抗病毒的RNAi响应保护脑器官免受SARS-CoV-2的感染。 

　　总的来说，该工作首次鉴定发现了一个新颖的Dicer短截形式的转录本编码抗病毒的aviD，可以保护小鼠以及人的干细胞免受RNA病毒的感染，部分补偿了干细胞对先天免疫中干扰素的低反应性，aviD的发现可能会为siRNA基础的抗病毒治疗手段提供新的见解与治疗靶点。 

　　值得一提的是，Science同期还刊发了观点文章，对该工作发现新发现的Dicer亚型aviD通过增强抗病毒RNA干扰来保护干细胞的分子机制进行了高度评价，而这一发现可能会为席卷全球的新冠病毒等RNA病毒感染的siRNA鸡尾酒疗法提供新的参考。 

   （来源：BioArt） 

　　参考文献： 

　　[1]Lancaster, M. A. et al. Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature 501, 373-379, doi:10.1038/nature12517 (2013). 

　　[2]Garcez, P. P. et al. Zika virus impairs growth in human neurospheres and brain organoids. Science (New York, N.Y.) 352, 816-818, doi:10.1126/science.aaf6116 (2016). 

　　链接：https://science.sciencemag.org/content/373/6551/231