Geneticvectors,Syntheticbiology,Viralvectors
大家好！本周为大家推荐一篇发表在Nat.Commun.上的文章：ChemogeneticONandOFFSwitchesforRNAVirusReplication，文章的通讯作者是来自奥地利因斯布鲁克医科大学的G.Wollmann与D.vonLaer。
病毒在作为基因治疗以及疫苗的载体等方面显示出了巨大的潜力，如果病毒载体的复制可以根据需要进行调节，那么其安全性将显著提升。然而，目前比较缺乏能有效控制RNA病毒复制的方法，这就限制了某些常见RNA病毒载体（如水疱性口炎病毒，VSV）的应用。为了解决这一问题，作者设计了一个化学遗传学开关用于实现RNA病毒的复制的调控。
作者选用的蛋白质元件是艾滋病毒蛋白酶(PR)，该酶在形成同型二聚体后才会显示出活性。VSV的基因组包含5个病毒基因，分别编码核蛋白(N)、磷蛋白(P)、基质蛋白(M)、糖蛋白(G)和大蛋白(L)，作者将PR二聚体基因插入P基因中，构建了一个“P蛋白开关”。将该元件表达后，PR会切割P蛋白，破坏N-P-L复合物，从而阻止病毒复制；只有加入蛋白酶抑制剂（如APV）后，才能观察到病毒的复制。作者用GFP作为报告基因，利用荧光对APV的控制效应进行了量化表征。将插入位点从P蛋白改为L蛋白后，依旧观察到了对APV的剂量依赖性反应。在体外实验获得了初步成功后，作者又构建了一个小鼠的体内模型来证明蛋白酶抑制剂体内调控病毒复制的能力。实验表明，向肿瘤内注射特定剂量的VSV-P会以APV剂量依赖性的方式抑制小鼠体内肿瘤的生长，提高存活率。为了强调这种可控增殖的优点，作者给小鼠注射了野生型VSV，该病毒不可控的增殖最终产生了严重的神经毒性。
在获得了有效的“ON-switch”后，作者试图构建一个VSV的“OFF-switch”，即蛋白酶抑制剂的加入会终止而不是开启病毒增殖。这种元件的设计是将GFP、PR与L蛋白融合在一起，表达后其中的PR结构域会通过切割使L蛋白释放产生活性；若加入蛋白酶抑制剂，则融合蛋白作为一个整体保留，不具备L蛋白参与复制的能力。体外实验显示，在没有蛋白酶抑制剂的情况下，用这种VSV变体感染的细胞中观察到均匀分布的大量绿色荧光；而在蛋白酶抑制剂存在的情况下，仅观察到微弱且呈斑点状的荧光。同样地，作者随后也构建了一个小鼠的体内模型用于检测“OFF-switch”的作用。在不添加蛋白酶抑制剂的组中，病毒的大量增殖导致了神经毒性；而在添加蛋白酶抑制剂的组中，神经毒性相对减弱，但对肿瘤的抑制也减少了，出现了复发的迹象。
综上，作者设计了可以响应特定蛋白酶抑制剂药物“打开”或“关闭”的控制宿主体内VSV复制的蛋白元件，并证明了这种化学遗传学开关可以增强使用VSV载体的安全性。作者认为，这种设计思路可以推广到其他种类的病毒中，为更安全的基于病毒载体的疗法或疫苗的发展奠定基础。
本文作者：TZY责任编辑：LYP原文链接：