《iScience》：FGFR signaling and neddylation facilitate SARS-CoV-2 infection by modulating interferon induction and viral entry, respectively
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本研究針對SARS-CoV-2變異株不斷出現導致現有抗病毒藥物療效下降的臨床難題，通過全基因組CRISPR篩選技術發現NAE1和FGFR1兩個新的宿主依賴性因子。機制研究表明，FGFR1通過下游MEK/ERK信號通路抑制干擾素(IFN)應答，而neddylation通路則通過調控TMPRSS2表達影響病毒進入環節。動物實驗證實，抑制這兩個靶點能顯著降低病毒載量和肺部病理損傷，為開發廣譜抗冠狀病毒藥物提供了新策略。
當全球還在與COVID-19疫情抗爭時，科學家們面臨著一個嚴峻挑戰：SARS-CoV-2病毒不斷變異，使得針對病毒本身的藥物和疫苗效果大打折扣。就像打地鼠游戲一樣，剛解決一個變異株，新的變異株又會出現。這種情況下，研究人員開始轉變思路——與其追逐不斷變異的病毒，不如瞄準那些病毒賴以生存的宿主細胞因子，這些宿主靶點通常更保守，不易產生耐藥性。
在這項發表于《iScience》的研究中，Alberto Felix-Lopez等科學家展開了一場"獵殺"宿主依賴性因子的科學探索。他們利用先進的CRISPR基因編輯技術，對人類基因組進行地毯式搜索，試圖找出那些對SARS-CoV-2感染至關重要的宿主基因。這場搜索最終鎖定了兩個關鍵靶點：NAE1（NEDD8激活酶）和FGFR1（成纖維細胞生長因子受體1）。這兩個靶點最吸引人的地方在于，它們都有已獲批或處于臨床階段的抑制劑，這意味著研究成果有望快速轉化為臨床治療方案。
研究人員采用的主要技術方法包括：全基因組CRISPR-Cas9敲除篩選技術鑒定宿主依賴性因子；使用臨床分離的SARS-CoV-2毒株（包括 ancestral Wuhan株和omicron B.1.1.529變異株）進行體外感染實驗；通過反向遺傳學系統構建 Spike△9突變病毒株；利用小鼠適應性SARS-CoV-2感染模型進行體內療效評價；采用正常人支氣管上皮細胞(NHBE)作為生理相關模型驗證靶點重要性。
Novel host dependency factors for SARS-CoV-2
研究人員首先在過表達ACE2的HEK293T細胞中進行了全基因組CRISPR篩選，發現NAE1和FGFR1在病毒感染的細胞中顯著富集。在驗證實驗中，NAE1抑制劑MLN4924使病毒滴度降低100倍以上，FGFR1抑制劑BGJ398也能抑制90%以上的病毒復制。值得注意的是，這些抑制劑對omicron變異株同樣有效，說明這兩個宿主靶點在不同病毒株間具有保守性。
Inhibition of FGFR enhances the IFN response
機制研究發現，FGFR1通過激活MEK/ERK信號通路來抑制干擾素應答。當使用BGJ398抑制FGFR1時，病毒感染的肺上皮細胞中IFNβ和干擾素刺激基因(ISG)的表達顯著上調。在缺乏干擾素生產能力的Vero細胞中，BGJ398失去了抗病毒效果，這證實其作用確實依賴于完整的干擾素系統。
An internal deletion within the spike gene confers resistance to needylation inhibitors
一個有趣的發現是，病毒在MLN4924壓力下快速產生了耐藥性。測序結果顯示，耐藥病毒在刺突蛋白N端結構域(NTD)出現了9個氨基酸（第68-76位）的缺失。通過反向遺傳學構建的Spike△9突變病毒對MLN4924完全耐藥，結構分析表明該缺失使NTD結構更加穩定。
The NAE1 inhibitor MLN4924 disrupts early stages of SARS-CoV-2 infection
進一步實驗表明，MLN4924主要影響病毒進入階段。該藥物能顯著降低TMPRSS2的表達水平，而Spike△9突變病毒由于結構改變，其膜融合能力對TMPRSS2的依賴性降低，從而繞過了neddylation抑制的影響。
Targeting host factors reduces viral load in vivo
在BALB/c小鼠模型中，NAE1抑制劑（MLN4924、TAS4464）和FGFR通路抑制劑（BGJ398、binimetinib）均能顯著降低肺部病毒載量和病理損傷。組織學分析顯示，藥物治療組的肺泡隔增厚、血管周圍炎癥浸潤等病理變化明顯減輕。
研究結論表明，靶向宿主依賴性因子NAE1和FGFR1能通過不同機制協同抑制SARS-CoV-2感染：FGFR信號通路通過抑制干擾素應答為病毒復制創造有利環境，而neddylation通路則通過調控TMPRSS2影響病毒進入。盡管宿主靶向藥物理論上應具有更高的耐藥屏障，但本研究發現的 Spike△9突變提示病毒仍可能通過適應性進化產生耐藥性。這項研究的重要意義在于為開發廣譜抗冠狀病毒藥物提供了新方向，特別是針對FGFR和neddylation通路的抑制劑已有臨床開發基礎，有望加速其向臨床應用的轉化。
