CRYAB x HSP

Epstein-Barr病毒（Epstein-Barr virus，EBV），也被称为人类巨细胞病毒4（Human herpesvirus 4，HHV-4），是一种广泛存在于人类群体中的病毒，据统计，全球90%以上的人口都有感染。大多数人都是在儿童时期就被感染，通常不会引起症状，并在人体内潜伏持续一生，不过有时会在年轻人身上引起俗称“接吻病”的传染性单核细胞增多症，表现为发热、咽喉疼痛、淋巴结肿大等症状。然而，EBV的危害并不局限于此。过去，科学家发现EBV与多种类型的癌症相关，包括淋巴瘤、鼻咽癌和胃癌等。还有证据表明EBV与系统疾病多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）之间存在联系，然而，EBV为何在某些人身上表现得如此凶险，其背后的分子机制尚不明了。 EBV编码的蛋白诱导11q23断裂 4月12日，美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的博士后Julia Su Zhou Li及同事在Nature上发表论文“Chromosomal fragile site breakage by EBV-encoded EBNA1 at clustered repeats”。论文指出，EBV编码的蛋白质EBNA1（Epstein–Barr nuclear antigen 1）可通过与人类11号染色体上的特定区域结合并触发断裂，从而导致基因组不稳定。图1 研究成果（图源：[1]）EBNA1是在所有EBV相关癌症中表达的唯一病毒蛋白，能够与EBV基因组中的多个特定序列结合，使之能够持续存在和复制。之前的生物化学和结构研究已经确定了EBNA1的DNA结合域与18碱基对回文DNA序列的相互作用。这一发现促使人们思考，EBNA1是否也能够识别宿主DNA中的特定序列并与之结合。过去通过对EBV感染的淋巴细胞的研究，已经发现了许多可能的靶序列，其中包括在11号染色体上位于FAM55D和FAM55B基因的一组高亲和力EBNA1位点。然而，学界尚未达成共识。Li及其同事在原代细胞系和癌细胞系等几种EBV阴性细胞系中表达EBNA1并进行观察。他们发现，EBNA1在原代细胞系和癌细胞系细胞核中的两个不同位点高度富集。将EBNA1结合位点映射到11q23的一个21kb的重复序列区域后，Li发现该区域存在一个18bp序列的300多个拷贝。该序列与病毒上的18碱基回文DNA序列非常相似，而破坏这一位点则会消除EBNA1的富集。图2  EBNA1蛋白结合并破坏人类11号染色体（图源：[2]）通过进一步的观察，Li及其同事发现11号染色体上的这一区域存在DNA脆性位点。在EBV潜伏感染的细胞中，将EBNA1的蛋白质浓度提高两倍，就足以触发11q23断裂。而且，11q23的这个EBNA1区域位于肿瘤抑制基因ATM和原癌基因MLL之间，断裂如果发生，细胞分裂后子细胞中的这些基因的拷贝数就极易发生改变。Li及其同事还发现，EBNA1的另一个区域能与一种名为泛素特异性蛋白酶7（ubiquitin-specific protease 7，USP7）的细胞酶相互作用。USP7能够刺激EBNA1的DNA结合活性，ENBA1又反过来促进了USP7的募集，同时，USP7还能去除核小体蛋白质中的泛素修饰。这提示了USP7在染色质结构改变中的双重作用。Li及其同事还调查了11q23断裂在EBV相关癌症中的发生率。结果发现，在人类鼻咽癌中，81%的肿瘤样本中在11号染色体上表现出结构变异。另外作者还考察了2000多种不同类型癌症的全基因组测序数据，发现与EBV阴性肿瘤相比，EBV阳性肿瘤的11号染色体结构变异有所增加。虽然尚不清楚EBNA1诱导的11q23断裂是由于DNA结合域引起了DNA的结构变化，还是USP7造成了染色质结构变化，或是出于其他可能，但可以确定的是，EBNA1在促进癌症发展中的直接作用。EBNA1与CRYAB之间交叉抗体反应引发MS瑞典卡罗林斯卡学院临床神经科学系的博士后研究员Olivia Thomas和同事则在5月17日在Science Advances发表题为“Cross-reactive EBNA1 immunity targets alpha-crystallin B and is associated with multiple sclerosis”的论文。他们在文中指出，EBNA1和CRYAB之间的抗体交叉反应，会使得身体中的某种抗体错误地攻击大脑和脊髓，导致引发MS。图3 研究成果（图源：[3]）研究人员分析了700多名MS患者和700多名健康人的血液样本。结果发现，在MS患者身上，抗CRYAB蛋白的自身抗体增加。CRYAB蛋白全称αB-结晶蛋白（Alpha-B Crystallin），是一种热休克蛋白，存在于人体的细胞中，并参与细胞的保护和应激响应。当高EBNA1抗体反应和抗CRYAB血清阳性在一个人身上同时发生时，疾病风险尤其增加。分析EBNA1和CRYAB的氨基酸序列，研究人员发现，CRYAB第8至20位氨基酸与EBNA1第399至408位氨基酸之间存在高度序列同源性，而在血浆中掺入对应的EBNA1肽可降低对CRYAB 肽的反应性，这表明CRYAB 自身抗体与EBNA1之间存在交叉反应。图4 EBNA1和CRYAB氨基酸序列的比对（图源：[3]）在小鼠身上，研究人员还发现存在EBNA1和CRYAB 之间的T细胞交叉反应。在使用那他珠单抗（Natalizumab）治疗的MS患者身上，发现T细胞对CRYAB和EBNA1的反应增加且高度相关，这表明EBNA1引发了T细胞对CRYAB的敏感。值得注意的是，抗CRYAB蛋白的自身抗体存在于大约23%的MS患者和7%的健康个体身上。“这表明，虽然这些抗体反应不是在疾病进展过程中必然发生的，但仍可能与多达四分之一的MS患者有关。”Olivia说，“这也证明了患者之间存在高度差异性，开发针对性的个性化疗法是十分必要的。”论文的共同第一作者、卡罗林斯卡医学院临床神经科学系附属研究员Mattias Bronge表示：“我们将扩大当前的研究，包括T细胞如何对抗EBV感染，以及这些免疫细胞是如何损害MS患者的神经系统并促进疾病进展的。”目前，现有的疗法仅能减少MS复发，但不能阻止疾病进展。责编|风立宵校对|风立宵End参考资料：[1Li, J.S.Z., Abbasi, A., Kim, D.H. et al. Chromosomal fragile site breakage by EBV-encoded EBNA1 at clustered repeats. Nature 616, 504–509 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05923-x[2]https://www.nature.com/articles/d41586-023-00936-y [3]Thomas OG, Bronge M, Tengvall K, et al. Cross-reactive EBNA1 immunity targets alpha-crystallin B and is associated with multiple sclerosis. Sci Adv. 2023 May 19;9(20):eadg3032. doi: 10.1126/sciadv.adg3032. 本文系生物探索原创，欢迎个人转发分享。其他任何媒体、网站如需转载，须在正文前注明来源生物探索。   往期精选 围观 ‍把病毒困在“陷阱”里！海德堡大学探明病毒渗透最后一步，或将带来预防新手段！ 热文基因振荡器：在两种衰老模式间来回切换，细胞寿命延长了82%！ 热文用超声波突破皮肤屏障！MIT科学家为皮肤给药提供可穿戴解决方案 热文新发现：加速癌症发展的染色体外DNA，甚至出现在癌症之前，推动组织癌变！ 热文 在基因组中“跳来跳去”的转座子，有望成为免疫疗法抗击肿瘤的新靶点！点击“阅读原文”，了解更多~

在一项新的研究中，来自瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员发现了进一步的证据，证明爱泼斯坦-巴尔病毒（Epstein-Barr virus, EBV）如何触发多发性硬化症或推动疾病进展。他们发现，一些人拥有针 在一项新的研究中，来自瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员发现了进一步的证据，证明爱泼斯坦-巴尔病毒（Epstein-Barr virus, EBV）如何触发多发性硬化症或推动疾病进展。他们发现，一些人拥有针对EBV的抗体，这些抗体会错误地攻击大脑和脊髓中的一种蛋白。相关研究结果发表在2023年5月19日的Science Advances期刊上，论文标题为“Cross-reactive EBNA1 immunity targets alpha-crystallin B and is associated with multiple sclerosis”。 作为一种疱疹病毒，EBV在生命早期感染大多数人，然后留在体内，通常不引起症状。它是人类中最广泛的病毒之一。世界上90%以上的人都感染了EBV，并以潜伏状态终身携带这种病毒，通常没有症状。大多数人在儿童时期被感染，很少或没有症状，但在年轻的成年人中，该病毒常常引起传染性单核细胞增多症（infectious mononucleosis），也被称为腺热或 “接吻病”。 EBV与神经系统疾病多发性硬化症（multiple sclerosis）之间的联系在多年前被发现，并从那时起就一直困惑着科学家们。越来越多的证据，包括去年发表在Science和Nature上的两篇论文（Science, 2022, doi:10.1126/science.abj8222; Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04432-7），表明EBV感染先于多发性硬化症，而且针对该病毒的抗体可能参与其中。然而，这种分子机制似乎因患者而异，在很大程度上仍然是未知的。 抗CRYAB抗体与EBNA1的同源序列发生交叉反应。图片来自Science Advances, 2023, doi:10.1126/sciadv.adg3032。 论文共同第一作者兼论文通讯作者、卡罗林斯卡学院临床神经科学系博士后研究员Olivia Thomas说，“多发性硬化症是一种极其复杂的疾病，但我们的研究提供了一个重要的谜团，可以解释为什么有些人会患上这种疾病。我们发现某些针对EBV的抗体，在正常情况下会对抗感染，但会错误地靶向大脑和脊髓，并造成损害。” 错误靶向的抗体 这些作者分析了700多名多发性硬化症患者和700名健康人的血液样本。他们发现，与EBV中一种称为EBNA1的蛋白结合的抗体也能与大脑和脊髓中的一种类似蛋白---CRYAB---结合，其中CRYAB的作用是在细胞应激（比如炎症）条件下，防止蛋白聚集。这些错误靶向的、交叉反应的抗体可能会损害神经系统并导致多发性硬化症患者的严重症状，包括平衡、移动和疲劳的问题。这些抗体存在于大约23%的多发性硬化症患者和7%的对照人群中。 Thomas说，“这表明虽然这些抗体反应不是疾病产生所必需的，但它们可能参与了多达四分之一的多发性硬化症患者的疾病。这也显示了患者之间的高度差异，突出了对个性化疗法的需求。目前的疗法能有效减少多发性硬化症的复发，但不幸的是，没有一种疗法能防止疾病进展。” T细胞也可能参与其中 这些作者还发现类似的交叉反应可能也存在于免疫系统的T细胞中。论文共同第一作者、卡罗林斯卡学院临床神经科学系附属研究员Mattias Bronge说，“我们如今正在扩大我们的研究，以探究T细胞如何对抗EBV感染，以及这些免疫细胞如何可能损害多发性硬化症患者的神经系统并促进疾病进展。”（生物谷 Bioon.com） 参考资料： Olivia Thomas et al. Cross-reactive EBNA1 immunity targets alpha-crystallin B and is associated with multiple sclerosis. Science Advances, 2023, doi:10.1126/sciadv.adg3032.

该研究描绘了ccRCC的单细胞转录组和表观基因组图谱，识别了肿瘤细胞特异的基因转录和表观调控程序，为设计更有效的治疗策略提供了新的线索。 肾透明细胞癌（clear cell renal carcinoma, ccRCC）是肾细胞癌中最常见和最具侵袭性的亚型。当前多种临床治疗策略，如靶向治疗和免疫治疗，仍然还无法很好地应对高度异质性的肿瘤微环境，所以在临床上并没有取得令人满意的治疗效果。深入刻画ccRCC微环境中的细胞组成和基因组调控特征对于我们理解肿瘤致病机理和开发新的治疗策略具有重要意义。 近年来，单细胞测序技术飞速发展，已经能够检测出单个细胞的基因转录表达和表观基因组调控等多种维度的信息。这种单细胞水平的多维度信息能够以更高分辨率和更广的视角来帮助解析组织发育和疾病发生发展的关键因素。最近，多个研究团队针对健康的肾脏组织，联合single-nucleus RNA-seq和single-nucleus ATAC-seq技术刻画了在肾脏发育过程基因表达和表观基因组调控的特征，并识别了驱动肾小管细胞分化和近端小管上皮细胞亚群转换的关键调控因子。然而，ccRCC的单细胞多维度视角目前还没有被打开。 西湖大学生命科学学院谢琦研究员和浙江大学医学院附属第二医院泌尿外科文甲明和王博涵课题组合作作为共通讯作者（谢琦课题组龙志林为本文第一作者）在 Cell Discovery 期刊上发表题为：Single-cell multiomics analysis reveals regulatory programs in clear cell renal cell carcinoma 的研究论文，对ccRCC在单细胞水平进行了多维度的探索。 该研究整合了single-cell RNA-seq（scRNA-seq）和single-cell ATAC-seq（scATAC-seq）数据，描绘了ccRCC的转录组和表观基因组图谱，识别了在肿瘤细胞和多种免疫细胞中发挥重要作用的调控因子，进一步阐明了ccRCC的异质性并发现了潜在的治疗靶点。 该研究对ccRCC患者的肿瘤组织进行了配对的scRNA-seq和scATAC-seq测序，分别获得了38097和21272个单细胞。通过单细胞数据分析，识别了多种淋巴细胞和髓系细胞亚群。联合ccRCC标志基因CA9和拷贝数变异特征，在两种数据类型中各鉴定出了一个肿瘤细胞群体。总的来说，免疫细胞是ccRCC微环境中主要的细胞群体（>70%）,肿瘤细胞只占不到10%。 图1：ccRCC的单细胞转录和染色质可及性图谱 图2：4个肿瘤细胞特异富集的转录因子 为了进一步调查这些调控因子对肿瘤细胞的影响，研究人员分别在肾细胞癌细胞系和异种移植小鼠肿瘤模型中分别敲低这几个转录因子，发现能够显著降低肿瘤细胞的生长。同时结合小分子化合物扰动数据库-LINCS10，研究人员筛选出了2个已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于疾病治疗的药物（homoharringtonine和mitotane）能够明显降低HOXC5,ISL1和VENTX的表达，并在两个肾细胞癌细胞系进行了进一步的验证。 图3：靶向4个转录因子抑制肿瘤生长 此外，研究人员也刻画了对各个免疫细胞亚群的转录程序和表观特征，并在肿瘤细胞和免疫细胞亚群间识别出了多对具有潜在临床意义的配体-受体互作对。综上所述，该研究描绘了ccRCC的单细胞转录组和表观基因组图谱，识别了肿瘤细胞特异的基因转录和表观调控程序，为设计更有效的治疗策略提供了新的线索。