PNAS | 華盛頓大學醫學院Michael S. Diamond教授團隊揭示LRP8是蜱傳腦炎病毒的入侵受體

蜱傳腦炎病毒（TBEV）是一種由蜱蟲傳播的RNA病毒，主要在歐洲、俄羅斯和亞洲北部及東部地區流行，感染人類后可導致嚴重的中樞神經系統疾病，如腦膜炎、腦炎，甚至死亡。近年來，隨著氣候變化、人口流動和土地利用方式的改變，TBEV感染病例持續上升，給公共衛生帶來嚴峻挑戰。盡管已有針對歐洲亞型的疫苗，但其他亞型病毒的研究仍需加強。2025年10月30日，華盛頓大學醫學院Michael S. Diamond教授團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表的一項研究，揭示了TBEV入侵細胞的關鍵受體——低密度脂蛋白受體相關蛋白8（LRP8，也稱ApoER2）。這一發現為理解病毒致病機制和開發新型防治策略提供了重要基礎。

研究團隊通過針對性的細胞表達篩查，發現LRP8能顯著促進TBEV的感染。早在之前，一些節肢動物傳播的病毒（如某些黃病毒和甲病毒）已被證實利用低密度脂蛋白受體（LDLR）家族成員作為入侵受體。例如，HIV利用CD4、SARS-CoV-2利用ACE2等。但對于大多數黃病毒，尤其是TBEV，其入侵受體長期未知。Diamond團隊借鑒相關研究，將13種LDLR家族成員的配體結合域表達在K562細胞（一種對黃病毒感染不敏感的細胞系）表面，并使用編碼TBEV結構蛋白的報告病毒顆粒（RVPs）進行感染實驗。結果顯示，只有LRP8能顯著提升TBEV RVPs的感染效率，而其他家族成員無效。這表明LRP8是TBEV潛在的入侵受體。

為了驗證LRP8的作用，研究者采用多種實驗方法，包括基因編輯、異源表達和直接結合檢測。首先，他們在人類HAP1 ΔHS細胞（缺乏肝素硫酸鹽，減少非特異性附著）、人類SH-SY5Y神經母細胞瘤細胞和小鼠Neuro-2a（N2a）神經母細胞瘤細胞中使用CRISPR-Cas9敲除LRP8基因。結果顯示，敲除LRP8后，TBEV RVPs感染率顯著降低；在敲除細胞中補回LRP8表達，則感染率恢復正常。此外，在BSL4實驗室條件下，使用真實TBEV病毒（Hypr和Sofjin株）感染N2a細胞，也觀察到LRP8敲除組感染水平大幅下降。研究還測試了LRP8的不同異構體和動物同源物，包括人類、小鼠和TBEV自然宿主（如森林鼠、銀行田鼠、刺猬和蜱蟲）的LRP8變體，結果均能促進感染，證實LRP8在病毒入侵中的保守性。

進一步實驗證明，LRP8通過其配體結合域（LBD）直接與TBEV包膜蛋白（E蛋白）結合，促進病毒附著和內化。LRP8的胞外域包括8個LDL受體A類（LA）重復、EGF樣域和O-糖基化區。研究者構建了LRP8截短變體，并在K562細胞表達，結果顯示僅含LA1-3域的截短體即可支持感染，而EGF域無效。通過qRT-PCR檢測，表達LRP8的細胞對TBEV RVPs的附著和內化效率顯著高于對照組。ELISA和生物層干涉（BLI）實驗進一步確認，LRP8-LA1-7-Fc融合蛋白能直接綁定TBEV病毒顆粒和純化E蛋白，而對照蛋白LDLRAD3-LA1-Fc無效。這些結果將LRP8的結合位點縮小到LA1和LA2域，揭示了病毒入侵的分子機制。

有趣的是，LRP8的作用并非局限于TBEV，還擴展到部分相關蜱傳病毒，但不影響蚊媒病毒。研究測試了其他蜱傳黃病毒，如Omsk出血熱病毒（OHFV）、Louping ill病毒（LIV）、Alkhurma出血熱病毒（AHFV）和Kyasanur森林病病毒（KFDV），發現LRP8表達能促進這些病毒的感染。但對其他蜱傳病毒（如Powassan病毒、Langat病毒）和蚊媒病毒（如西尼羅病毒、日本腦炎病毒、寨卡病毒和登革病毒2型），LRP8無促進作用。這表明LRP8是TBEV血清復合體病毒的特異性受體，可能與病毒進化相關。研究還使用受體相關蛋白（RAP）的D3域處理細胞，阻斷LRP8功能后TBEV感染顯著降低，進一步佐證了其必要性。

基于這些發現，研究團隊開發了可溶性LRP8-Fc誘餌分子，作為潛在的抗病毒策略。實驗中，將LRP8-LA1-7-Fc或LA1-3-Fc與TBEV RVPs預孵育后，感染SH-SY5Y和N2a細胞，結果顯示這些誘餌能劑量依賴性地中和感染，而對照LDLRAD3-LA1-Fc無效。對真實TBEV病毒的實驗也證實了中和效果。進一步細化顯示，LA1-2-Fc同樣有效，但單一LA域無效，表明多域協同是關鍵。在原代小鼠神經元（皮質和海馬）培養中，LRP8誘餌阻斷感染，而從Lrp8敲除小鼠分離的神經元感染率顯著低于野生型。這為開發基于受體的抗體、疫苗或藥物提供了新方向，可能用于高風險人群的預防。

這項研究不僅深化了對TBEV致病機制的理解，還為全球公共衛生防控提供了新工具。TBEV有五個亞型，分布廣泛，疫苗覆蓋有限，而LRP8作為神經元高表達受體，解釋了病毒的神經嗜性。未來，基于LRP8的誘餌分子可開發成治療性干預手段，結合現有疫苗，形成多層次防護。目前氣候變暖，蜱蟲分布擴大，類似研究將助力人類與病毒的博弈。

轉自：Nature生物學術前沿