日本的研究人員發現了麻疹病毒如何導致亞急性硬化性盤狀腦炎（SSPE）的機制，這是一種罕見但致命的神經系統疾病，可能在麻疹感染幾年後發生。儘管正常形式的麻疹病毒不能感染神經系統，但研究小組發現，在體內持續存在的病毒可以在控制它們如何感染細胞的一種關鍵蛋白質上發生突變。突變的蛋白質可以與它的正常形式相互作用，使它能夠感染大腦。

他們的研究結果將於今天（1月27日）在《科學進展》雜誌上報告。

如果你到了一定的年齡，你可能在小時候就出過麻疹。由於疫苗的作用，許多1970年代以後出生的人從未得過這種病。這種病是由同名病毒引起的，它是至今為止最具傳染性的病原體之一。世界衛生組織估計，2021年全世界有近900萬人感染了麻疹，死亡人數達到12.8萬人。

F蛋白的突變是麻疹病毒融合和感染神經元的關鍵。這種感染有兩種主要策略。最初，由於受到正常F蛋白（黑匣子）的干擾，突變體F蛋白的融合活性受到抑制。這種干擾通過突變的積累和融合原性的增加而被克服（橙色方框）。在另一種情況下，F蛋白的不同突變起到相反的作用，降低了融合活性，但反過來與正常F蛋白合作，增加了融合活性（藍框）。因此，即使是看起來不能感染神經元的突變體F蛋白仍然可以感染大腦。資料來源：九州大學/Hidetaka Harada/Yuta Shirogane

九州大學醫學系助理教授Yuta Shirogane解釋說：”儘管可以使用疫苗來防疫，但最近的COVID-19大流行使疫苗接種麻疹疫苗的工作受挫。SSPE是一種由麻疹病毒引起的罕見但致命的疾病。然而，正常的麻疹病毒沒有在大腦中傳播的能力，因此目前還不清楚它是如何引起腦炎的”。

一種病毒通過一系列從其表面突出的蛋白質來感染細胞。通常情況下，一種蛋白質首先會促進病毒附著在細胞表面，然後另一種表面蛋白質會引起反應，讓病毒進入細胞，導致感染。因此，一種病毒能或不能感染什麼在很大程度上取決於細胞的類型。

“通常情況下，麻疹病毒只感染你的免疫和上皮細胞，引起發燒和皮疹，”Shirogane繼續說。”因此，在SSPE患者中，麻疹病毒必須留在他們體內並發生變異，然後獲得感染神經細胞的能力。像麻疹這樣的RNA病毒變異和進化的速度非常快，但它如何進化到感染神經元的機制一直是個謎”。

麻疹病毒是一種帶有脂質雙分子層的包膜病毒。該雙分子層容納了與受體結合的血凝素（H）蛋白和融合（F）蛋白。為使感染髮生，H蛋白首先與目標細胞上的受體結合，然後F蛋白改變其構象以融合膜。資料來源：九州大學/Hidetaka Harada/Yuta Shirogane

讓麻疹病毒感染細胞的關鍵角色是一種叫做融合蛋白的蛋白質，或F蛋白。在該團隊之前的研究中，他們表明F蛋白的某些突變使其處於”超融合”狀態，允許其融合到神經突觸上並感染大腦。

在他們的最新研究中，該小組分析了SSPE患者的麻疹病毒基因組，發現其F蛋白中積累了各種突變。有趣的是，某些突變會增加感染活性，而其他突變實際上會降低感染活性。

“這令人驚訝，但我們找到了一個解釋。當病毒感染一個神經元時，它通過’整體傳播’感染它，其中多個病毒基因組副本進入細胞，”Shirogane繼續說。”在這種情況下，編碼突變體F蛋白的基因組與正常F蛋白的基因組同時傳播，兩種蛋白很可能在受感染的細胞中共存。”

基於這一假設，該團隊分析了正常F蛋白存在時突變體F蛋白的融合活性。他們的結果顯示，由於受到正常F蛋白的干擾，突變體F蛋白的融合活性被抑制，但這種干擾會被F蛋白中突變體的積累所克服。

當F蛋白在神經元突觸處誘導膜融合時，多個麻疹病毒基因組同時傳輸到下一個神經元。這種現像被稱為”整群傳播”。在這種情況下，正常的和突變的基因組同時傳播，導致正常和突變的F蛋白在受感染的細胞中共同表達。

在另一個案例中，研究小組發現，F蛋白的一組不同的突變導致了完全相反的結果：融合活性的降低。然而，令他們驚訝的是，這種突變實際上可以與正常的F蛋白合作，增加融合活性。因此，即使是看起來無法感染神經元的突變體F蛋白仍然可以感染大腦。

這幾乎與病毒傳播的’適者生存’模式相悖。事實上，這種突變體相互干擾和/或合作的現像被稱為’Sociovirology’。這仍然是一個新的概念，但研究人員已經觀察到病毒像一個群體一樣相互作用。這是一個令人興奮的前景。

該團隊希望他們的研究結果將有助於開發治療SSPE的藥物，以及闡明與麻疹有類似感染機制的病毒的共同進化機制，如新型冠狀病毒和皰疹病毒。

“在病毒致病的機制中，有許多謎團。自從我還是一名醫學院學生時，我就對麻疹病毒如何引起SSPE感興趣。我很高興我們能夠闡明這種疾病的機制，”Shirogane總結道。