2024年9月25日，MK体育平台基礎醫學院藥理學系、教育部/國家衛健委/中國醫學科學院醫學分子病毒學重點實驗室、上海市病原微生物與感染前沿科學研究基地束敏峰團隊在Cell Reports上發表了題為“HSV-1-induced N6-methyladenosine reprogramming via ICP0-mediated suppression of METTL14 potentiates oncolytic activity in glioma” 的研究論文。該研究發現，溶瘤單皰病毒HSV-1在感染早期通過病毒即早蛋白ICP0直接降解膠質瘤細胞中的METTL14蛋白，抑製ISG15驅動的宿主抗病毒作用，從而增強HSV-1的溶瘤活性。這為膠質瘤的治療提供了一種潛在的策略。
膠質母細胞瘤（Glioblastoma，GBM）是成人中最常見的侵襲性原發性腦腫瘤，年發病率為每10萬人5.26例，每年新增診斷病例約17000例。GBM患者在接受綜合治療（手術及放、化療）後，臨床療效仍然不佳，常在6個月內復發，嚴重影響人們的生命健康。因此，尋找一種新的、更有效的治療策略成為GBM臨床治療的迫切需求。溶瘤病毒（Oncolytic Virus，OVs）是一種新型腫瘤免疫治療手段，能夠特異性裂解腫瘤細胞而對正常細胞無影響，同時通過重塑腫瘤微環境，將處於免疫抑製狀態的冷腫瘤轉變為免疫激活狀態的熱腫瘤，發揮抗腫瘤免疫反應。此外，溶瘤病毒還可作為基因治療載體表達外源基因。利用基因工程技術改造病毒，使其攜帶免疫調節基因，可以重塑腫瘤微環境。2015年，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準了首個基於HSV-1骨架的溶瘤病毒IMLYGIC，用於治療晚期黑色素瘤。在此基礎上，新一代溶瘤單皰病毒DELYTACT具有更高的復製能力，已在日本獲得有條件上市許可，用於治療惡性膠質瘤。然而，盡管越來越多的溶瘤單純皰疹病毒HSV-1的臨床前研究和臨床試驗取得積極成效，仍面臨幾個關鍵挑戰，包括病毒溶瘤活性不足、耐藥、過早的病毒清除，以及對腫瘤特異性免疫的刺激有限等。在這些挑戰中，腫瘤選擇性病毒復製是實現直接溶瘤和激活抗腫瘤免疫反應的基礎。因此，迫切需要提高oHSV-1的復製能力以提升治療應答率。在前期研究中，束敏峰團隊於2024年1月系統揭示了膠質瘤相關中性粒細胞炎性死亡（NETosis）促進腦膠質瘤免疫逃逸並導致溶瘤病毒HSV-1治療耐藥的機製（詳見Nature Communications，2024 Jan 2;15(1):131.），隨後，該團隊於2024年4月首次闡明了腦膠質瘤對抗巨噬細胞免疫攻擊的分子機製（詳見PNAS，2024 Apr 2;121(14)）。這為全面解析溶瘤病毒HSV-1與腫瘤免疫微環境互作的分子事件提供了重要理論基礎。本研究聚焦於如何提高溶瘤病毒HSV-1在腫瘤細胞中的復製能力，以提升治療的應答率。
N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）RNA甲基化修飾是真核生物mRNA最常見的內部修飾，是可逆且動態變化的過程。m6A修飾也被廣泛發現於RNA病毒的基因組和以HSV-1為代表的DNA病毒的轉錄本中。這些修飾在調控病毒基因表達和復製中發揮關鍵作用。此外，病毒感染誘導宿主細胞的m6A修飾發生改變，導致感染增強或宿主耐藥。幹擾素（Interferons，IFNs）是天然免疫反應中最重要的細胞因子之一。IFNs通過誘導下遊幹擾素刺激基因（Interferon-stimulated genes，ISGs），介導宿主的抗病毒天然免疫反應，限製病毒的傳播與擴散。然而，目前仍不清楚m6A修飾如何影響病毒與宿主抗病毒天然免疫反應的相互作用，以及其是否參與調控溶瘤病毒的溶瘤活性。
在這項研究中，研究人員首先發現在膠質瘤細胞感染HSV-1病毒的早期，宿主細胞總體m6A水平下調。有趣的是，他們觀察到HSV-1感染選擇性地降低了膠質瘤細胞中的m6A甲基轉移酶METTL14蛋白水平，特別是在感染後的前2-12小時。為了深入探究其機製，研究人員通過TAP/MS質譜與RNA-seq分析，篩選出病毒蛋白ICP0可能與METTL14存在相互作用。ICP0作為HSV-1編碼的即刻早期蛋白，是一種典型的E3泛素連接酶，在病毒的感染和潛伏期再激活過程中發揮著至關重要的作用。通過後續一系列實驗，研究人員發現ICP0介導METTL14賴氨酸殘基K156和K162的泛素化，進而下調METTL14蛋白水平，降低總體m6A修飾水平。
有趣的是，研究人員發現宿主細胞在感染HSV-1和內源性敲低METTL14後，富集的多條通路均與先天抗病毒免疫反應相關（圖1）。通過RNA降解實驗、雙熒光素酶報告基因實驗以及RIP-qPCR等一系列實驗證實了METTL14/IGF2BP3通過m6A途徑調控幹擾素刺激基因ISG15的表達。後續實驗表明，HSV-1通過ICP0/METTL14/ISG15通路減弱宿主的抗病毒反應。在膠質瘤異種移植瘤的小鼠模型中，研究人員發現抑製METTL14可以增強HSV-1的溶瘤活性，這提示靶向METTL14/ISG15是增強oHSV-1在膠質瘤治療中的溶瘤活性的潛在策略。
圖1：HSV-1感染和內源性METTL14敲低調控與先天抗病毒免疫反應相關的通路
綜上所述，本研究系統地揭示了溶瘤病毒HSV-1對膠質瘤中m6A修飾的動態調控現象及其機製，提出METTL14/ISG15通路作為增強溶瘤病毒HSV-1治療膠質瘤的潛在幹預靶點。此外，METTL14特異性抑製劑可能作為溶瘤單皰病毒的增敏劑（見圖2）。
圖2：ICP0/METTL14/ISG15通路調控溶瘤單皰病毒HSV-1的溶瘤活性
該論文的通訊作者為束敏峰（MK体育平台基礎醫學院），第一作者為MK体育平台基礎醫學院2021級碩士研究生陳語玲（現MK体育平台基礎醫學院2024級博士研究生）。這項工作在國家自然科學基金、上海市衛健委臨床專項基金和上海市教委東方學者特聘教授人才基金等資助下完成。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114756
