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最新在中心上线的发表在CellPress细胞出版社旗下期刊Cell上的综述，名为”ACrisp(r)NewPerspectiveonSARS-CoV-2Biology”，来自华盛顿大学的研究者们从基因编辑学视角让我们更充分地了解了这一新型病毒家族的细胞生命周期，这对医学的发展非常关键。
由多个研究团队进行的全基因组CRISPR-Cas9筛查互为补充，共同揭示了新冠病毒生物学的新见解，包括病毒进入、翻译、复制、排出以及调节这些过程的基因等各个方面。他们将新冠病毒与其他冠状病毒进行比较，让我们更充分地了解了这一新型病毒家族的细胞生命周期，这对医学的发展非常关键。
在过去5年中，基于CRISPR的筛查在细胞生物学领域掀起了令人瞩目的发现浪潮，病毒与宿主之间的相互作用当然也是其中一个研究热点（Puschniketal.,）。许多研究团队现已开发许多使用小向导（sg）RNA库转导的细胞系，这些RNA能使每个细胞的单个基因发生插入或缺失，从而使相应蛋白质的表达或功能失效。经过数周的溶细胞病毒存活筛查后，可以得到抗感染和死亡的细胞。尽管这种方法无法鉴定出对于细胞存活来说必不可少的促病毒因子，但它仍然是一种可靠的方法，可通过对存活细胞中的基因特异性sgRNA进行测序，发现病毒感染所需的许多宿主因子。在本期Cell中，三篇新文章（Hoffmannetal.,c;Schneider,etal.,;Wangetal.,）丰富了新冠病毒感染所需宿主蛋白的清单。为了鉴定这些蛋白，这些研究使用了基于CRISPR的存活细胞筛查（Daniloskietal.,;Weietal.,）。这五个研究团队使用了几种不同的sgRNA文库（Brunello、GeCKO和GeCKOv2），以及源自肺、肝、肾和髓样细胞的多个人类细胞系或猴细胞系（在某些情况下是通过新冠病毒受体——人源性ACE2的外源表达进行辅助），发现了有关新冠病毒生物学的大量信息，这些信息将为该领域的未来研究奠定基础。
这几个筛查对彼此的发现进行了交叉验证，其主要方法是鉴定编码一组蛋白质的相同基因或一组基因，这些蛋白质可在细胞内形成彼此无关的功能复合物或细胞通路。尽管我们尚不清楚其中许多蛋白在病毒生命周期中的确切作用，但它们的亚细胞定位或可提供对新冠病毒生物学的见解（图1）。
这些筛查发现了许多定位于内质网（ER）、ER-高尔基体中间区域（ERGIC）和高尔基体的蛋白质，这些蛋白对于病毒诱导的感染和细胞死亡至关重要，反映了这些细胞结构在SARS-CoV-2结构蛋白翻译和病毒体装配中的作用。在对新冠病毒感染十分重要的ER宿主因子中，相对模糊的蛋白质TMEM41B是其中之一，Hoffmann及其团队还发现该蛋白是一种对黄病毒科病毒十分重要的宿主因子（Hoffmannetal.,c）。
最后，这些研究还确定了另外几个对于病毒生命周期的“输出”阶段非常重要的宿主因子。尽管尚未明确，最近的研究工作发现溶酶体胞吐作用是冠状病毒排出感染细胞的途径之一（Ghoshetal.,）。有鉴于此，这些筛查中许多看似没有联系的物质，例如胞外复合物、磷脂酰肌醇激酶（PIK3C3、PICfyve），以及其他与内体再循环相关的物质（Commander复合物、Retromer复合物、TMEMB）——实际上可能通过溶酶体胞吐作用和/或其他胞外通路在病毒粒子进入和/或排出细胞中发挥作用。
这些论文中发现的基因需要进一步的研究，以全面了解新冠病毒的生命周期。这说明，未来研究需要探测与病毒蛋白发生直接相互作用的因子（例如Wangetal.[]提出的SCAP）、将其与调节病毒蛋白与其他宿主蛋白相互作用的因子（例如Weietal.[]提出的SWI/SNF）区分开来。在细胞系模型中使用CRISPR技术进行的存活细胞筛查是一个开始，因为在原代人类细胞中探析这些蛋白质和新冠病毒生物学的相关性非常重要，有利于最终揭示新冠病毒在人类体内的具体生理过程。例如，一项新研究表明，在人体中循环传播的新冠病毒优先考虑将TMPRSS2介导的刺突激活（Hoffmannetal.,a）及细胞膜融合作为进入人肺上皮细胞的主要方式。然而，新冠病毒在具有低表达水平TMPRSS2的细胞系（例如Vero细胞）中传代时，往往会选择在弗林蛋白酶切割位点发生突变的突变体，通过内吞作用进入细胞。上述两种不同的细胞进入途径并不是相互排斥的，而且可因体内和体外的不同细胞类型而异（Hoffmannetal.,b;Simmonsetal.,）。但是，对于使用低水平表达TMPRSS2的细胞系进行的筛查，我们需要谨慎解释其结果，即内体宿主因子不一定是促病毒的，直到我们在原代细胞中得到验证。
筛查中鉴定出的许多基因产物和复合物可能是抗击新冠的治疗靶点。确实，一些研究提供的数据显示了可靶向筛查中某些复合物的抗病毒活性（Daniloskietal.,;Wangetal.,）。虽然基因筛查提示我们，有必要进一步探究与这些促病毒宿主因子结合的现有复合物和药物，我们还需要使用生化筛查发现靶向这些通路的小分子，这或能揭示抗击新冠病毒感染的新型抗病毒药。最后，许多研究报告了，除新冠病毒之外，某些基因还具有抗击多种不同冠状病毒（有时还包括其他家族的病毒）的效力。这种方法可以确定病毒生物学的共性，从而开发出作用广泛的抗病毒药物，帮助我们为下一轮病毒大流行做好准备。
▲图1.利用基于CRISPR-Cas9技术的生存细胞筛查鉴定出的促病毒宿主因子
该图标明了促病毒蛋白（或多因子复合物）（红色）及其推定的亚细胞定位（黑色），以及这些蛋白（或复合物）在病毒生命周期中的推定作用（紫色）。新冠病毒与细胞表面受体结合后，通过两种可能的机制进入细胞——内吞或病毒粒子膜与质膜融合。在细胞质中，RNA基因组进行翻译和复制，产生亚基因组转录RNA。结构基因翻译发生在粗面内质网（ER）中，而病毒体的装配、成熟和转录后修饰发生在整个ER、ER-高尔基体中间区域（ERGIC）和高尔基体网络中，但具体过程尚不清楚。病毒粒子通过溶酶体和/或其他具有胞吐作用的囊泡运输到细胞表面。内体循环以及内体与溶酶体之间的相互作用被认为在病毒的排出中发挥重要作用，但目前尚未明确。
相关论文信息
原文刊载于CellPress细胞出版社旗下期刊Cell上
▌论文标题：
ACrisp(r)NewPerspectiveonSARS-CoV-2Biology
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