富含胆固醇的脂筏介导内吞作用,作为呼吸道合胞病毒进入不同宿主细胞的共同途径

Cholesterol-rich lipid rafts mediate endocytosis as a common pathway for respiratory syncytial virus entry into different host cells.

作者信息Anqi Zhou, Bao Xue, Jiayi Zhong, Junjun Liu, Ran Peng, Fan Wang, Yuan Zhou, Jielin Tang, Qi Yang, Xinwen Chen
PMID40742151
发布时间2025-09
DOI10.1128/spectrum.01192-25

实验完整度

包含细胞水平抑制剂筛选、病毒结合/内化实验、单颗粒追踪、共定位分析、受体过表达/敲低功能验证、胆固醇合成酶干扰、体外药物联合以及BALB/c小鼠体内药效评估等多个独立证据层级,并包含功能与机制验证。

主要模型

HEp-2细胞系 A549细胞系 原代人支气管上皮细胞(HBEC) BALB/c小鼠RSV A2感染模型

重点核对

RSV毒株:A2、B18537、ON1 细胞系:HEp-2、A549、HBEC 抑制剂浓度:MβCD(1.1-10 mM)、辛伐他汀(1.1-10 µM)、特比萘芬(16.7-150 µM) 感染复数(MOI):2用于感染实验,10用于结合/内化实验,30用于共定位实验 体内实验:BALB/c小鼠,鼻内接种5×10^5 PFU RSV A2,口服给药4天

摘要

呼吸道合胞病毒(RSV)进入宿主细胞是一个多方面的过程,涉及病毒吸附、病毒糖蛋白与细胞受体的相互作用以及多种入侵途径的利用。尽管存在这些复杂性,我们对促进RSV进入的潜在共同途径的理解仍然有限。在本研究中,我们证明通过富含胆固醇的脂筏进行的内吞作用是不同RSV基因型在不同细胞类型中利用的一种共同机制。具体而言,RSV A2、B18537和当前流行的ON1毒株均利用该机制进入包括HEp-2、A549和人原代支气管上皮细胞在内的人细胞系。与病毒融合糖蛋白结合的细胞受体被募集到富含胆固醇的脂筏上,导致肌动蛋白重排和内体形成,从而促进病毒进入。此外,使用甲基-β-环糊精、辛伐他汀或特比萘芬降低胆固醇水平可抑制RSV感染。值得注意的是,将辛伐他汀与RSV融合蛋白抑制剂(AK0529)联合使用在体外和体内均产生了增强的抗病毒效果。这些发现扩展了我们对病毒-宿主相互作用的理解,并为治疗RSV感染提供了一种新的治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
不同RSV基因型进入不同宿主细胞是否存在共同的入侵途径?
核心机制
RSV感染诱导受体(NCL和IGF1R)募集至富含胆固醇的脂筏,与病毒F蛋白结合后触发肌动蛋白重排,促进内体形成,通过脂筏介导的内吞作用进入细胞。降低胆固醇水平可抑制该过程。
主要证据
多种病毒进入抑制剂筛选显示MβCD和CytoD可抑制不同RSV毒株感染;单颗粒追踪显示病毒与脂筏和胆固醇共定位;共聚焦显微镜显示受体、肌动蛋白和内体标志物共定位;降低胆固醇(MβCD、辛伐他汀、特比萘芬)或敲低HMGCR/SQLE可抑制感染;体内实验显示AK0529与辛伐他汀联用效果增强。
研究意义
研究揭示胆固醇调节是RSV进入的通用机制,为开发针对胆固醇代谢和病毒进入的联合抗病毒策略提供了理论依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

病毒进入途径抑制剂筛选

鉴定不同RSV毒株进入不同细胞所依赖的途径。

使用11种病毒进入抑制剂处理HEp-2、A549和HBEC细胞,感染RSV A2、B18537和ON1,通过FFA测定感染率。

2

胆固醇消耗对病毒结合和内化的影响

验证胆固醇是否影响RSV的结合或内化步骤。

用MβCD预处理细胞后,在冰上感染病毒进行结合试验,或在结合后加入MβCD并升温进行内化试验,通过qRT-PCR检测病毒RNA。

3

单颗粒追踪观察病毒入胞动态

直接观察RSV进入细胞的过程,判断是直接融合还是内吞。

用DiD标记RSV,用CT-B标记脂筏,用NBD标记胆固醇,通过活细胞显微镜观察病毒内化轨迹。

4

肌动蛋白重排和内体形成共定位分析

验证RSV进入是否涉及肌动蛋白重塑和内体运输。

感染RSV后固定细胞,用荧光标记物共染色肌动蛋白、脂筏、胆固醇、内体标志物(EEA1, Rab7, STX6),通过共聚焦显微镜分析共定位。

5

受体(NCL和IGF1R)在脂筏上的招募

验证RSV受体是否被招募到脂筏并参与内吞。

通过WB检测感染后脂筏中NCL和IGF1R的水平;通过共聚焦分析其共定位;通过过表达/敲低/回复实验验证其功能。

6

胆固醇合成抑制剂的抗病毒评估

验证降低胆固醇水平是否抑制RSV感染。

用MβCD、辛伐他汀、特比萘芬处理细胞,测定感染抑制率和EC50;时间-加药实验确定作用阶段;用CCK-8检测细胞毒性。

7

药物联合抗病毒实验(体外)

评估AK0529与辛伐他汀联合的协同抗RSV效果。

使用棋盘式药物组合实验,在不同浓度下测定病毒感染抑制率,并通过ZIP模型分析协同作用。

8

药物联合抗病毒实验(体内)

在动物模型中验证AK0529与辛伐他汀联合治疗的增强效果。

BALB/c小鼠感染RSV A2后,口服AK0529、辛伐他汀或组合治疗4天,测定肺病毒载量并进行组织病理学评分。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基Hyclone--
CM-H009培养基Procell--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
甲基-β-环糊精MCEHY-101461
帕利珠单抗MCEHY-P9944
蛋白酶K----
DiD荧光染料InvitrogenD7757
Alexa Fluor-488/647偶联霍乱毒素B亚基InvitrogenC34775/C34778
NBD-胆固醇InvitrogenN1148
CellMask橙色肌动蛋白示踪染料InvitrogenA57244
RSV-FITC抗体GeneTexGTX36375
RSV [2F7]抗体Abcamab43812
Flotillin-1 (D2V7J)兔单克隆抗体Cell Signaling Technology#18934T
核仁素多克隆抗体Proteintech10556-1-AP
IGF1R beta链多克隆抗体Proteintech20254-1-AP
GAPDH单克隆抗体Proteintech60004-1-Ig
抗NCL抗体----
抗IGF1R抗体----
抗GAPDH抗体----
辣根过氧化物酶标记的二抗----
pcDNA3.1(-)载体Beijing Tsingke Biotech Co., Ltd.--
pLVX-IRES-Puro载体Beijing Tsingke Biotech Co., Ltd.--
pCMV-VSV-G载体MiaoLingBio--
pMD2.G载体----
psPAX2载体----
阿比朵尔盐酸盐MCEHY-14904A
齐瑞索韦MCEHY-109142
普雷沙托韦MCEHY-16727
氯化铵SigmaA9434
菲平复合物MCEHY-N6716
氯丙嗪SelleckS5749
乙基异丙基阿米洛利MCEHY-101840
细胞松弛素DMCEHY-N6682
诺考达唑MCEHY-13520
辛伐他汀MCEHY-17502
特比萘芬MCEHY-17395A
DAPIInvitrogenD3571
Alexa Fluor 568标记驴抗兔IgGThermo Fisher ScientificA10042
Alexa Fluor 568标记驴抗小鼠IgGThermo Fisher ScientificA10037
Alexa Fluor 633标记山羊抗小鼠IgGThermo Fisher ScientificA21052
Alexa Fluor 568标记驴抗兔IgGThermo Fisher Scientific--
Minute质膜衍生脂筏分离试剂盒Invent Biotechnologies--
TRIzol试剂----
HiScript II一步法qRT-PCR SYBR Green试剂盒VazymeQ221-01
Applied Biosystems QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
FluorChem HD2成像系统Alpha Innotech--
CCK-8试剂盒BeyotimeC0039
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778150
Opti-MEM培养基----
聚凝胺Santa Cruz Biotechnologysc-134220
异氟烷----
羟丙基-β-环糊精----
牛血清白蛋白MacklinB824162
Triton X-100----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系:HEp-2、A549、HBEC、HEK293T;培养基:DMEM(Hyclone)或CM-H009(Procell);添加10% FBS和1% Pen Strep;培养条件:37°C,5% CO2。
阅读提示:Materials and Methods, Cells and viruses
病毒扩增
病毒株:RSV A2 (KT992094), B18537 (MG813995), ON1 (MW582528);扩增细胞:HEp-2;感染后3天收集上清;病毒滴度通过TCID50和FFA测定。
阅读提示:Materials and Methods, Cells and viruses
病毒进入抑制剂筛选
抑制剂列表及浓度(参考文献21,33-41);预处理1小时;感染MOI=2;2小时后换液;24小时后FFA检测。
阅读提示:Materials and Methods, Evaluation of the in vitro antiviral activity; Figure 1A
病毒结合和内化实验
MβCD(5 mM)预处理1小时;结合实验:冰上感染MOI=10,1小时;内化实验:升温至37°C,1小时;蛋白酶K(500 ng/mL)处理1小时;RNA提取和qRT-PCR。
阅读提示:Materials and Methods, Virus binding and internalization assay
单颗粒追踪
RSV用DiD标记(45 µM,90分钟);脂筏用Alexa 488-CTB(1:200)染色;胆固醇用NBD-cholesterol(15 µM)染色;使用活细胞显微镜观察。
阅读提示:Materials and Methods, Live-cell microscopy; Figure 2
共聚焦显微镜分析
感染MOI=30;固定:4% PFA 15分钟;透化:0.3% Triton X-100 15分钟;封闭:5% BSA;抗体稀释度:一抗(1:100或1:200),二抗(1:500);脂筏和胆固醇染色同前。
阅读提示:Materials and Methods, Receptor localization assays; Actin polymerization assay; Internalization assay
受体功能实验
siRNA(40 nM)敲低;质粒(500 ng/well)过表达或回复;MβCD(2 mM)处理1小时;感染MOI=2;FFA检测。
阅读提示:Materials and Methods, siRNA knockdown and plasmid rescue; Figure 4E-H
胆固醇抑制实验
MβCD(1.1-10 mM),辛伐他汀(1.1-10 µM),特比萘芬(16.7-150 µM);预处理1小时(EC50)或12小时(胆固醇定量);感染MOI=0.2或2;FFA检测;细胞毒性通过CCK-8检测。
阅读提示:Materials and Methods, Evaluation of the in vitro antiviral activity; Cholesterol depletion and quantification
药物联合(体外)
AK0529和辛伐他汀的浓度矩阵;感染MOI=0.2;CPE检测72小时;ZIP模型分析。
阅读提示:Materials and Methods, Dual-drug antiviral regimen design; Figure 6
药物联合(体内)
BALB/c小鼠(8周龄,雌性,n=5/组);鼻内接种5×10^5 PFU RSV A2;给药方式:口服,溶解于200 µL 5% DMSO/20%羟丙基-β-环糊精;治疗:AK0529(12.5, 25, 50 mpk),辛伐他汀(50 mpk),组合(12.5+12.5, 25+25 mpk);每日两次,共4天;检测终点:病毒滴度(FFA),组织病理学。
阅读提示:Materials and Methods, In vivo efficacy; Figure 7