《Journal of Biological Chemistry》：Cytomegalovirus (CMV)-encoded immediate early 1 (IE1) protein perturbs neural progenitor proliferation via interfering with host PML-DISC1 interaction
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本研究针对先天性巨细胞病毒(CMV)感染导致神经发育障碍的机制不明问题，开展了CMV编码的即刻早期1(IE1)蛋白干扰神经祖细胞(NPC)增殖的分子机制研究。研究人员发现IE1通过破坏宿主PML-DISC1蛋白相互作用，进而影响Notch信号通路，导致NPC增殖缺陷。利用IE1靶向的CRISPR/Cas9系统干预可有效挽救上述病理表型，为先天性CMV感染的机制研究和治疗策略开发提供了新见解。
在新生儿先天性疾病中，巨细胞病毒(CMV)感染是最常见的围产期感染之一，约0.5%的新生儿受影响。这些患儿往往出现智力障碍、小头畸形等长期神经精神症状，成为重大的医学和公共卫生问题。然而，先天性CMV感染导致脑部病理改变的分子机制至今未明，这也限制了有效预防和治疗手段的开发。
近日发表在《Journal of Biological Chemistry》上的研究揭开了这一谜题的关键部分。由Atsushi Saito和Akira Sawa领导的研究团队发现，CMV编码的即刻早期1(IE1)蛋白通过干扰宿主细胞内的关键蛋白相互作用，从而阻碍神经祖细胞(NPC)的正常增殖，这可能是先天性CMV感染导致神经发育障碍的核心机制。
研究人员主要应用了以下关键技术方法：建立了两种先天性CMV感染小鼠模型（宫内胎盘注射模型和脑室注射模型）；利用CRISPR/Cas9基因编辑技术特异性靶向病毒IE1基因；采用子宫内电转染技术进行基因操作；通过免疫共沉淀和报告基因系统分析蛋白相互作用和信号通路活性；使用行为学测试评估认知功能变化。
小鼠模型用于先天性CMV感染
研究团队成功建立了C57BL/6小鼠的先天性CMV感染模型，包括宫内胎盘注射模型(P-inj)和脑室注射模型(V-inj)。这两种模型均显示病毒主要感染脑室区/脑室下区(VZ/SVZ)的神经祖细胞，与人类病理特征一致。
发育中皮层的NPC增殖缺陷和先天性CMV小鼠模型的行为变化
研究发现，CMV感染的神经祖细胞增殖能力显著降低，BrdU标记实验证实了这一点。行为学测试显示，感染小鼠在新奇物体识别测试(NORT)中出现认知缺陷，而IE1缺失的突变病毒(MCMVΔIE1)感染的小鼠则无此缺陷。
CMV编码的IE1蛋白干扰NPC增殖，可通过CMV编码的IE1特异性CRISPR/Cas9靶向改善
过表达IE1蛋白足以引起NPC增殖缺陷，而缺失PML核体破坏域的突变型IE1(IE1Δ135-141)无此效应。研究人员开发了IE1靶向的CRISPR/Cas9系统，证实其可有效降低IE1蛋白表达，并挽救CMV感染引起的NPC增殖缺陷。
CMV编码的IE1蛋白干扰宿主PML和DISC1的相互作用，导致NPC增殖缺陷
实验证明IE1蛋白干扰了宿主PML和DISC1的蛋白相互作用。生成缺乏IE1结合位点的PML突变体(PMLΔIE1)和缺乏PML结合位点的DISC1突变体(DISC1ΔPML)后，发现DISC1-PML相互作用对NPC正常增殖至关重要。
CMV感染的NPC中Notch通路紊乱： perturbed PML-DISC1相互作用的下游事件
研究发现，DISC1-PML相互作用是Notch信号通路正常功能所必需的。CMV感染后，IE1阳性细胞中Notch通路关键转录因子HES1的表达显著降低。
该研究首次阐明了先天性CMV感染中NPC增殖缺陷的分子机制：病毒IE1蛋白通过干扰宿主PML-DISC1蛋白相互作用，影响Notch信号通路，从而导致NPC增殖异常。研究还证明，利用CRISPR/Cas9系统特异性靶向病毒IE1蛋白可有效挽救这一病理过程。这些发现不仅深化了对先天性CMV感染致病机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了重要理论基础和实验依据。特别是在精准医疗时代，针对特定病毒蛋白的基因编辑技术可能为先天性感染性疾病的治疗开辟新途径。
值得注意的是，研究在C57BL/6小鼠中成功建立先天性CMV感染模型，克服了该品系对CMV感染的遗传抗性，为利用该品系丰富的遗传工具进行深入研究奠定了基础。此外，研究揭示的PML-DISC1-Notch信号轴可能代表了一个新的神经发育调控通路，其意义可能超出CMV感染的研究范畴。
