近日，上海科技大学免疫化学研究所刘佳课题组与上海交通大学医学院附属瑞金医院瞿介明课题组合作，利用多中心重症社区获得性肺炎患者转录组数据及团队自己设计和构建的膜蛋白组CRISPR/sgRNA文库鉴定了B组人腺病毒侵入相关新型宿主因子ALCAM，揭示了ALCAM与HAdV-B knob结构域相互作用广泛介导重症肺炎相关B组腺病毒内吞，该研究成果以“ALCAM is an entry factor for severe community acquired Pneumonia-associated Human adenovirus species B”为题，于2024年12月31日在Nature Communications上在线发表。
腺病毒根据其遗传和抗原特性分为A-G七个组及超过100种血清型，可导致包括呼吸道、眼、胃肠道及其他多种上皮细胞感染，其中大多型腺病毒仅引起轻度上感症状，而国内外流行病学调查发现B组腺病毒可造成严重下呼吸道感染，目前尚未有针对腺病毒的靶向抗病毒药物。研究人员前期开展的多中心前瞻性病原学研究发现腺病毒是引起我国重症社区获得性肺炎（SCAP）的第二大常见病毒性致病原，而其中HAdV-B7型为主要血清型。值得一提的是，除了B组腺病毒外，HAdV-A、C、D、E和F组腺病毒均使用柯萨奇病毒和腺病毒受体（CAR）作为主要受体，而B组中的HAdV-B3、HAdV-B7、HAdV-B11和HAdV-B14利用桥粒芯糖蛋白2（DSG2）作为高亲和力受体，但功能实验表明其缺失并不能完全阻止病毒感染，因此与SCAP相关HAdV-B受体谱仍需探索。
本研究中，研究人员构建了嵌合HAdV-B7纤维结蛋白（knob）的重组荧光病毒，利用一代和二代膜蛋白组CRISPR/sgRNA文库（SfCRISPR）对重组毒株进行两轮独立筛选，确定了包括已知的受体DSG2和激活白细胞黏附分子（ALCAM）在内的一系列候选宿主因子。通过机制研究发现，HAdV-B7 knob结构域与宿主细胞膜表面ALCAM C和V结构域相互作用通过DSG2-ALCAM-EndoA3轴促进病毒内吞，并进一步在多种嵌合病毒及临床分离毒株中验证了ALCAM在B1和B2腺病毒遗传簇中的广泛作用。此外，研究人员通过对SCAP患者血转录组样本的重分析发现，ALCAM在腺病毒所致重症肺炎患者早期血样中高表达。该研究首次系统鉴定了临床高致病性人腺病毒株的新型功能性宿主因子，为后续抗病毒药物研究提供了理论依据。
上海交通大学医学院附属瑞金医院谢雨桑博士和上海科技大学免疫化学研究所梅红助理研究员为本文的共同第一作者，上海交通大学医学院附属瑞金医院瞿介明教授及上海科技大学免疫化学研究所刘佳研究员为共同通讯作者。本项目得到了“科技创新2030——癌症、心脑血管、呼吸和代谢性疾病防治研究”重大项目支持、广州国家实验室专项项目、上海市生物大分子与精准医药前沿科学研究基地、上海市临床重点专科等上海市科委与卫健委多个项目支持。
图1. 利用SfCRISPR对重组嵌合HAdV-B7筛选并鉴定宿主因子ALCAM
图2. ALCAM广泛参与多种嵌合及临床分离B组HAdV感染
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55261-3
