Nature子刊 | 白血病病毒如何隱藏在體內？為病毒治療提供全新靶點策略

當病毒能像潛行者般消失在人類免疫系統(tǒng)的視線里，藏匿數(shù)十年之久，卻又隨時可能發(fā)起致癌攻勢，這樣的能力可謂“滅絕點匠心”。人類 T 細胞白血病病毒-1 型（HTLV-1）便是這種“偽裝大師”。HTLV-1 屬于致癌逆轉錄病毒，感染后雖大多數(shù)人終生無癥狀，但少數(shù)會發(fā)展為成人 T 細胞白血病/淋巴瘤（ATL），一種極具侵襲性、死亡率高的惡性疾病。這種病毒為何能夠長期潛伏、不被免疫系統(tǒng)察覺？其潛伏機制長期以來是病毒學領域的一大未解之謎。

近日，來自熊本大學的研究團隊發(fā)現(xiàn)了HTLV-1 基因組中一個此前未被注意的靜默元件（viral silencer），這段病毒自身編碼的序列可招募宿主的RUNX1 轉錄因子復合體，抑制病毒基因表達，使其進入“沉默”狀態(tài)，避免免疫監(jiān)視與清除。該研究題為“Intragenic viral silencer element regulates HTLV-1 latency via RUNX complex recruitment”，發(fā)表在《Nature Microbiology》雜志上。

HTLV-1與HIV-1：潛伏機制的關鍵分野

逆轉錄病毒分為內源性和外源性兩類，宿主通過沉默病毒DNA以維持基因組穩(wěn)定。HTLV-1與人類免疫缺陷病毒1型（HIV-1）在轉錄調控上存在顯著差異。HIV-1依靠Tat蛋白與5′-LTR形成強正反饋，持續(xù)高水平復制；而HTLV-1的5′-LTR正向轉錄常被沉默，僅間歇性激活，3′-LTR反向轉錄則更為穩(wěn)定。這種沉默有助于HTLV-1長期潛伏、減少抗原暴露、逃避免疫清除。本研究發(fā)現(xiàn)，HTLV-1利用一個短調控序列及CCCTC結合因子（CTCF）調控染色質結構，從而實現(xiàn)獨特的自發(fā)潛伏機制，為理解HIV-1潛伏及開發(fā)抗病毒策略提供新思路。

HTLV-1 原病毒中的 OCR 具有抑制功能

研究人員比較了HIV-1和HTLV-1感染者的血漿病毒RNA水平，發(fā)現(xiàn)HIV-1病毒載量顯著高于HTLV-1，后者多為檢測不到。雖然HIV-1的Tat和HTLV-1的Tax蛋白均可調控5′-LTR啟動子，但實驗證明兩者啟動子本身活性差異不大，提示還有其他順式或反式調控元件影響病毒產量。利用ATAC-seq分析HTLV-1潛伏感染細胞及患者PBMC，發(fā)現(xiàn)除已知的3′端絕緣子和增強子外，在5′端病毒聚合酶編碼區(qū)存在一個新的開放染色質區(qū)域（OCR），而HIV-1及其他δ型逆轉錄病毒未見類似結構。功能驗證表明，該OCR顯著抑制5′-LTR啟動子活性，卻對3′-LTR幾乎無抑制作用，提示其在HTLV-1特有的潛伏和低復制中發(fā)揮關鍵的轉錄抑制功能。

OCR 上沉默子復合物的分子特征解析

轉錄因子結合位點分析顯示，RUNX、ETS和GATA家族可能參與沉默調控，其中RUNX1在CD4?T細胞中表達最高，并在報告基因實驗中展現(xiàn)出最強的抑制活性。ChIP-seq結果表明，RUNX1、ETS1、GATA3及其共因子CBFβ均可結合OCR，HDAC3與Sin3A或通過RUNX1–CBFβ復合物介導沉默。實驗發(fā)現(xiàn)，RUNX1的三個結合位點缺一不可，突變會導致沉默功能喪失。該沉默作用在T細胞中最為顯著，有助于病毒在宿主體內長期潛伏。進一步研究確認，RUNX1依賴其Runt結構域發(fā)揮抑制作用，過表達可降低tax基因的RNA與蛋白水平，而敲低RUNX1則削弱抑制效應。這一機制可能影響HTLV-1相關疾病（如ATL）的發(fā)生與進展。

來自HTLV-1感染者的CD4+ T細胞單細胞分析

之后研究團隊利用單細胞多組學技術分析了3例惰性ATL患者的CD4?T細胞，比較了培養(yǎng)前后感染HTLV-1細胞的狀態(tài)。結果顯示，感染細胞可分為兩類：一種為培養(yǎng)后出現(xiàn)的轉錄爆發(fā)簇，表現(xiàn)為病毒基因組整體染色質開放并激活轉錄；另一類在培養(yǎng)前后均存在，處于潛伏狀態(tài)，其基因組在5′與3′LTR間呈現(xiàn)三處ATAC-seq峰，對應沉默子（OCR）、絕緣子和增強子區(qū)域。

進一步分析發(fā)現(xiàn)，轉錄爆發(fā)過程中RUNX1與ETS1表達下降，GATA3與Sin3A表達上升；盡管RUNX1水平降低，其轉錄因子基序活性僅中度下降，提示共因子變化是沉默功能調控關鍵。尤其是ETS1可顯著增強5′-LTR與OCR介導的轉錄活性，是RUNX復合物功能的重要分子開關。這些結果揭示了沉默子、絕緣子與增強子在病毒潛伏與激活中的潛在協(xié)同作用。

HTLV-1 OCR對HIV-1病毒學特性的影響

研究者假設RUNX1介導的HTLV-1沉默子（OCR）可對HIV-1產生優(yōu)勢性沉默作用。為驗證該假設，他們將野生型（wt）或缺失RUNX1結合位點的突變型（mt）OCR插入HIV-1的nef區(qū)域，構建重組HIV-1（rHIV-1）質粒，并在Jurkat T細胞中進行單輪感染實驗。

結果顯示，不同病毒在感染后1天的HIV-DNA水平無顯著差異，但ChIP-qPCR證實RUNX1可結合至整合病毒的OCR區(qū)域。感染2天后，wt-OCR顯著降低p24蛋白表達及細胞病變效應，而mt-OCR無此作用。在WIPE實驗中，wt-OCR明顯減少病毒持續(xù)存在，且該效應在突變RUNX結合位點后部分喪失。這表明OCR對HIV-1具有顯著沉默作用，并可能影響HIV-1與HTLV-1的不同感染結局。

總之，本研究首次揭示了HTLV-1病毒潛伏感染的關鍵分子機制，發(fā)現(xiàn)了一個位于5′-LTR與絕緣子之間的OCR，通過招募RUNX1、GATA3和ETS1三種轉錄因子，實現(xiàn)對病毒基因表達的可逆性抑制。這一機制不僅幫助HTLV-1維持長期潛伏狀態(tài)，逃避免疫監(jiān)視，還能在適當時機激活病毒表達，促進感染傳播。

相比之下，HIV-1缺乏類似的調控序列，其潛伏狀態(tài)更多依賴宿主細胞的基因及表觀遺傳環(huán)境，這也解釋了兩者在病毒潛伏和激活上的顯著差異。

“這是我們首次發(fā)現(xiàn)一種允許人類白血病病毒調節(jié)自身隱形性的內在機制，”佐藤教授說。“這是一種巧妙的進化策略，現(xiàn)在我們理解了它，或許能夠在治療上扭轉乾坤。”

綜上，本研究深入解析了這兩種人類逆轉錄病毒在沉默與再激活過程中的獨特調控機制，為未來針對病毒潛伏期的治療策略提供了全新靶點，也為理解病毒與宿主的長期共演化關系奠定了基礎。

來源：https://www.nature.com/articles/s41564-025-02006-7

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