|
|
- ~+ t f2 g! {# O4 y2 @# `; D# C* K, ^5 P- r/ h
病毒感染始终是威胁人类健康的重要挑战。在病毒与宿主细胞相互作用的漫长进化过程中，细胞不仅通过经典的免疫受体识别病毒成分，还演化出多种非经典的防御策略。然而，细胞能否感知病毒感染过程中的物理力学变化，并将其转化为抗病毒信号，一直是尚未解开的科学谜题。: M( h- Y- u# N
2026年3月19日，吉林大学第一医院魏伟教授团队在Cell Chemical Biology上发表题为Mechanosensation promotes broad-spectrum antiviral defense through membrane remodeling的研究论文，首次定义“机械感应抗病毒反应系统（mechano-antiviral response system，MARS）”，揭示机械力通过激活Piezo1离子通道重塑细胞膜、阻断病毒入侵的广谱抗病毒机制，证实机械刺激或Piezo1激动剂可有效抵御多种病毒感染，为开发抗病毒疗法提供了新思路。该研究被期刊遴选为当期“精选文章”（Featured Article），并同期配发了题为“The membrane strikes back: A mechanical force awakens antiviral defense”的专家评述（Preview），对该成果进行了重点推介与深度解读。+ u" j: v7 M+ s8 g! c o, ^
$ x1 b' C! t% }
, `' f* u0 G, k, O T
研究团队以肠道病毒 D68（EV-D68）为模型展开探索，首先发现一个有趣现象：高细胞密度下的机械挤压能显著抑制病毒复制，而这一效应依赖于机械敏感性离子通道 Piezo1。功能实验证实，Piezo1 是宿主固有的内源性抗病毒蛋白 —— 沉默 Piezo1 会导致 EV-D68 在呼吸道细胞、原代支气管上皮细胞及气道类器官中的复制能力显著增强，而过表达 Piezo1 则能有效抑制病毒增殖，且该作用对 EV-D68 原型株和临床流行株均有效，Piezo2 则无此抗病毒效应，明确了 Piezo1 在机械感应抗病毒中的特异性核心作用。
+ l& g9 n# R: d' o为验证机械力感应介导的直接抗病毒效果，课题组进一步发现，Piezo1 特异性小分子激动剂（如Yoda1）可模拟机械力刺激，以剂量依赖方式抑制 EV-D68 诱导的细胞病变，减少病毒蛋白合成和子代病毒产生，且在有效抗病毒浓度下对细胞无毒性。敲低 Piezo1 能消除激动剂的抗病毒活性，证实其作用严格依赖 Piezo1 通路。更重要的是，该激动剂对神经细胞同样具有保护作用，可有效抑制 EV-D68 对人神经细胞的毒性作用，为缓解病毒引发的神经系统损伤提供了新途径。; } y: Q2 \& T, h, l
深入的机制研究提示Piezo1 激活并非调控病毒受体功能，而是通过重塑细胞膜物理特性阻断病毒入侵的初始步骤。利用荧光漂白恢复（FRAP）技术，研究团队发现 Piezo1 激动剂能显著降低细胞膜流动性，抑制膜蛋白和脂质的侧向扩散， 而细胞膜流动性正是病毒与受体结合、完成入胞的关键物理基础。机械敏感离子通道抑制剂 GsMTx4 可逆转 Piezo1 激动剂诱导的细胞膜重塑及抗病毒效应，证实 Piezo1 介导的阳离子内流是膜重塑的核心驱动因素。值得关注的是，这一抗病毒机制具有广谱性，Piezo1 激活不仅能抑制 EV-D68，还能有效抵御肠道病毒 A71、柯萨奇病毒 A16、鼻病毒及甲型流感病毒等多种包膜和非包膜病毒的复制，突破了传统抗病毒手段的病毒特异性限制。- r" {) U; L9 K7 l: I
体内实验进一步验证了该机制的临床转化潜力。在 EV-D68 感染的新生鼠致死模型中，Piezo1 激动剂 Yoda1 能显著提高感染小鼠的存活率，降低临床疾病评分，有效缓解 EV-D68 诱导的小鼠神经病理损伤，减少肺、心脏、骨骼肌等组织中的病毒载量，且在有效治疗剂量下对小鼠体重和主要器官无明显影响。此外，研究团队发现外部机械刺激也能模拟 Piezo1 激动剂的作用，通过激活 MARS 系统显著提高感染小鼠的存活率，证实了机械感应抗病毒的体内有效性和潜在应用价值。3 i( r1 h1 t0 X* N9 i; B% U
/ C$ }: S( v" z U- b0 u. |! C) [" B* {% ]' E& f
总的来说，本研究阐明了“机械力感知-Piezo1激活-膜物理重塑-广谱抗病毒”完整信号传递链，定义了MARS(mechano-antiviral response system)这一新型宿主防御策略，不仅揭示了细胞膜作为主动防御平台的生物学新功能，突破了传统“锁-钥”模式的免疫认知，更为抗病毒药物研发开辟了新路径：通过小分子激动剂激活Piezo1或利用物理刺激，人为增强细胞膜的物理屏障功能，从而实现对多种呼吸道病毒的广谱防御。1 X- v9 n- B/ I7 r
吉林大学魏伟教授为该论文的独立通讯作者。吉林大学第一医院博士生黄悦涵为第一作者。吉林大学牛俊奇教授、于征磊教授、浙江大学于晓方教授等团队对本课题的完成提供了大力支持。 o3 i& N* b9 ?+ t' m- ]
https://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(26)00024-30 a" n5 M, h: {$ _3 F0 _
学术合作组织
( D( X5 q L& P# j; T（*排名不分先后）+ h4 b+ y9 c- N ?8 q
5 }. M: u. F+ S& X/ \
; a. s. c+ m; e. U. D0 ~: x; v4 U' x6 H! O! z5 h4 G
战略合作伙伴1 {* U1 Z$ y2 r7 L
（*排名不分先后）2 A- N0 B$ A5 @1 d) A8 n
6 a, j4 L g( L. o" ^4 ]' i$ @" r( C
$ L4 H3 ^1 E8 \0 J5 W" y9 A5 N% O
转载须知
/ q, r, F: L1 I$ z# G7 n/ O" J5 w7 i2 {
【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。
, T: P" K( e8 t- F, y9 v9 O6 uBioArt8 x/ C0 p7 L9 W* R9 T6 w
Med3 {8 [2 y$ i R; Z2 y
Plants, g" o9 A+ ^) U* d1 k6 w
人才招聘4 l% a6 }" e" h6 T
近期直播推荐
1 b7 V$ C+ m* H3 q! X5 B% F$ w
+ k3 s; Y9 V" R! }6 q( N
- H: E9 f1 s$ S% N' d" a4 Q
点击主页推荐活动) V1 k& g4 m6 L) W+ _2 c
- e O" B6 s8 v3 ~1 S$ r! F) P# c关注更多最新活动！. x% Q( J' I4 x5 N" C; }. m
; \, Q: f. l2 @4 e; {
|
|
公安备案号：辽公网安备21020302000612号 手机版
发表于 2026-3-23 12:44:02