生物物理所等關于手足口病毒EV71的研究取得重要進展

EV71成熟病毒顆粒及空病毒顆粒的晶體結構

　　3月4日，國際學術期刊《自然—結構與分子生物學》在線發表了中國科學院生物物理研究所饒子和課題組有關手足口病毒EV71的最新研究成果（DOI:doi:10.1038/nsmb.2255）。

　　2008年3月，安徽省阜陽市發生了嚴重的手足口病疫情，在短短兩個月時間內，阜陽市出現手足口病三千七百余例，死亡二十二人，引起了全社會的關注。此次疫情很快被確認為腸道病毒EV71感染。2008年5月，衛生部迅速將手足口病列入我國丙類傳染病進行管理。截至到今天，在不到4年的時間內，全國一共出現超過400萬新發病例，導致接近2000人死亡，其中絕大部分是5歲以下的兒童。手足口病的流行對我國的公共衛生安全造成了巨大的威脅，并且由于缺乏針對EV71病毒的疫苗及特效藥物，這種威脅直到今天仍然存在。

　　饒子和院士帶領的研究組通過與中國藥品生物制品檢定院王軍志教授研究組以及英國牛津大學Stuart教授研究組等合作，在完成病毒培養純化、高質量晶體生長、衍射數據收集以及結構解析等一系列關鍵步驟之后，成功解析了EV71病毒兩種截然不同的病毒顆粒的高分辨率晶體結構。這是全世界范圍內首次獲得手足口病致病病毒EV71的高分辨率三維結構，也是第一次同時獲得了同一種病毒的兩種不同構象的高分辨率三維結構。其中，EV71全病毒顆粒直徑達到340埃，整個衣殼由240個蛋白質亞基，約40.8萬個原子（不包含氫原子）構成，總分子量達到570萬道爾頓，是迄今為止由我國科學家所解析的最大復合物結構。

　　在對體外培養獲得EV71病毒進行初步純化和檢測時，研究組發現了兩種性質差別極大的EV71病毒顆粒。其中一種是正常的，包含有完整基因組的全病毒顆粒，另外一種則是不包含基因組的，體積稍微膨脹的空心病毒顆粒。這一意外發現引起了研究組成員的濃厚興趣。經過精心設計的實驗，科研人員分離了這兩種顆粒，分別對其進行了晶體培育，并最終解析了這兩種EV71病毒顆粒的高分辨率晶體結構。

　　通過對EV71全病毒顆粒結構的仔細分析，研究人員確定了EV71病毒與宿主細胞受體作用的區域，并且鑒定出EV71病毒潛在的抗原表位。這些發現將為發展針對EV71病毒的高效疫苗，以及特異性的治療性抗體提供了堅實的結構基礎。

　　此外，通過對兩種病毒顆粒結構的比較，研究人員還發現空心病毒顆粒的表面出現了90個成規律分布的孔洞。由此研究人員推測，這些孔洞可以作為病毒脫衣殼過程中RNA基因組外輸的通道。脫衣殼是病毒侵染宿主所必經的步驟，此前研究表明，腸道病毒屬的病毒在黏附到宿主細胞表面后，會被內吞至宿主細胞內而形成內涵體。在內涵體中，病毒完成脫衣殼過程，將由衣殼包裹的RNA基因組釋放至宿主細胞內。腸道病毒的脫衣殼過程對于其侵染宿主十分關鍵，但其詳細機制至今仍然不為人們所知。雖然學術界對這一過程存在著各種推測，提出了多種可能的機制，但因為缺乏關鍵的結構信息，沒有任何一種機制能夠得到廣泛的承認。而此次觀察到的EV71空心病毒顆粒表面所出現的巨大孔洞，讓研究人員提出了一種全新、令人信服的腸道病毒脫衣殼機制。

　　另外，研究人員發現EV71病毒衣殼蛋白VP1中一個保守的疏水口袋可能是潛在的藥物結合靶點。通過針對性地設計小分子抑制劑，可以抑制該疏水口袋的構象變化，從而達到抑制EV71病毒脫衣殼過程，阻斷EV71病毒在人體內的復制，最終治療由EV71病毒感染所引起的手足口病的目的。　 

　　這些成果的獲取，為更加深入地了解EV71病毒的致病機制，以及發展針對性的預防及治療手段提供了堅實的基礎。目前，饒子和研究組正在此基礎上，針對EV71病毒進一步開展疫苗、治療性抗體及小分子抑制劑的研究，爭取為攻克手足口病這一嚴重威脅我國公共健康安全的重大疾病做出更大貢獻。