? ? ? ? 今天，我們介紹由擬逆轉(zhuǎn)錄病毒進(jìn)化而成的雙鏈DNA病毒。第一個(gè)介紹雙鏈DNA病毒是最常見的DNA病毒——腺病毒(Adenovirus)。

簡介

? ? ? ? 腺病毒是中等大小(90-100 nm)，無包膜的病毒，帶有包含雙鏈DNA基因組的二十面體核衣殼。 它們的名稱源自1953年與人類腺樣體的最初分離。

? ? ? ?腺病毒呈無囊膜的球形結(jié)構(gòu),其病毒粒子在感染的細(xì)胞核內(nèi)常呈晶格狀排列,每個(gè)病毒顆粒包含一個(gè)36 kb的線性雙鏈DNA,兩端各有一個(gè)100~600 bp的反向末端重復(fù)序列(Inverted Terminal Repeat，ITR)，ITR的內(nèi)側(cè)為病毒包裝信號(hào),是病毒包裝所需要的順式作用元件。基因組包含早期表達(dá)的與腺病毒復(fù)制相關(guān)的E1~E4基因和晚期表達(dá)的與腺病毒顆粒組裝相關(guān)的L1~L5基因。線狀雙股DNA與核心蛋白形成直徑為60~65 nm的髓芯,被包裹于衣殼內(nèi)。衣殼呈二十面體對稱,由252個(gè)直徑8~10nm的殼粒組成,殼粒排列在三角形的面上，每邊6個(gè)，其中240個(gè)為六鄰體(非頂點(diǎn)殼粒)，另12個(gè)為五鄰體基底(頂點(diǎn)殼粒)。每個(gè)六鄰體是六鄰體蛋白的同源三聚體,三聚體的六鄰體分子有一個(gè)三角形的塔尖和五面體的基底,塔區(qū)由4個(gè)環(huán)構(gòu)成即loop1、loop2、loop3、loop4，基底包含兩個(gè)區(qū)域P1、P2區(qū)。六鄰體上的表位(epitope)是診斷不同血清型的標(biāo)準(zhǔn),它包括哺乳動(dòng)物腺病毒的抗原成分，是病毒體對免疫選擇壓力最敏感的部位。每個(gè)五鄰體基底上結(jié)合著1根(哺乳動(dòng)物腺病毒/Mastadenovirus)或2根(禽腺病毒/Aviadenovirus)纖維突起,這些纖維以五鄰體蛋白為基底由衣殼面伸出，纖維頂端形成頭節(jié)區(qū)，纖突有血清特異性，且含有負(fù)責(zé)體外血細(xì)胞凝集的種屬特異性抗原決定位點(diǎn)。

? ? ? ?腺病毒的基因組以線性的雙鏈DNA形式存在，由蛋白VII和一種稱為mu的小蛋白緊密地環(huán)繞在其周圍，起到類組蛋白樣的作用。另一種蛋白V將這種DNA-蛋白復(fù)合物連接起來，并通過蛋白VI與病毒衣殼連接在一起。在兩條鏈的5′端各以共價(jià)鍵結(jié)合著一個(gè)被稱為DNA末端蛋白(pTP)復(fù)合物(DNA-TPC)的特化的結(jié)構(gòu)，與腺病毒復(fù)制密切相關(guān)。腺病毒基因組的兩端各有一段100bp的反向末端重復(fù)序列(ITR)，是復(fù)制的起始位點(diǎn)。在左端ITR的3′側(cè)有一段長約300bp的包裝信號(hào)(ψ)介導(dǎo)腺病毒基因組包裝入病毒衣殼。對腺病毒而言，只有包括兩端的ITR和包裝信號(hào)(ψ)的約0.5kb的序列是順式作用元件，也就是說必須由腺病毒載體自身攜帶。

分類

自上個(gè)世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)并成功分離腺病毒以來，已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了100余個(gè)血清型，其中人腺病毒有88種，分為A、B、C、D、E、F、G七個(gè)亞群(subgroup)。

A：12，18，31

B1：3(B1)，7(B1)，11(B2)，14(B2，常造成致死性腺病毒感染)，16(B1)，21(B1)，34(B2)，35(B2)，50，55

C：1，2，5，6，57

D：8，9，10，13，15，17，19，20，22，23，24，25，26，27，28，29，30，32，33，36，37，38，39，42，43，44，45，46，47，48，49，51，53，54，56，58，59，60，62，63，64，65，67，69，70，71，72，73，74，75

E：4

F：40，41

G：52

相關(guān)疾病

呼吸道疾病(主要是B型與C型)

結(jié)膜炎(B型與D型)

腸胃炎(F型與G型)

肥胖和脂肪增生(A型：31，C型：5，D型：9，36，37)

? ? ? ? 當(dāng)不限制為人腺病毒感染時(shí)，腺病毒可以分為五類：哺乳動(dòng)物腺病毒(Mastadenovirus)，禽腺病毒(Aviadenovirus)，阿塔腺病毒/腺嘌呤-胸腺嘧啶富集性腺病毒(Atadenovirus)，唾液酸酶同源性腺病毒(Siadenovirus)和魚腺病毒(Ichtadenovirus)。

結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 腺病毒是最大的無包膜病毒。 它們能夠通過內(nèi)體運(yùn)輸(不需要包膜融合)。 病毒體還具有與衣殼的每個(gè)五聚體堿基相關(guān)的獨(dú)特“尖峰”或纖維，這有助于通過宿主細(xì)胞表面上的受體附著至宿主細(xì)胞。

? ? ? ? 2010年，科學(xué)家宣布他們已經(jīng)在原子水平上解決了人類腺病毒的結(jié)構(gòu)，成為有史以來最大的高分辨率模型。 該病毒由大約一百萬個(gè)氨基酸殘基組成，重約150 MDa

基因組

? ? ? ? 腺病毒基因組是線性的，非分段的雙鏈（ds）DNA，介于26至48kbp之間。從理論上講，這可使病毒攜帶22至40個(gè)基因。盡管它的基因組比其他的常見病毒大得多，但它仍然是一種非常簡單的病毒，在生存和復(fù)制過程中嚴(yán)重依賴宿主細(xì)胞。該病毒基因組的一個(gè)有趣特征是它具有一個(gè)與線性dsDNA的5'末端相關(guān)的55 kDa末端蛋白。這些被用作病毒復(fù)制中的引物，并確保病毒線性基因組的末端被充分復(fù)制，并且比人的端粒酶更加可靠。

復(fù)制過程

? ? ? ?腺病毒具有線性dsDNA基因組，并能夠使用宿主的復(fù)制機(jī)制在脊椎動(dòng)物細(xì)胞核中復(fù)制。

? ? ? ? 腺病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞涉及病毒與宿主細(xì)胞之間的兩組相互作用。大多數(shù)動(dòng)作發(fā)生在頂點(diǎn)。進(jìn)入宿主細(xì)胞的過程是通過纖維蛋白與細(xì)胞受體結(jié)合的結(jié)域開始的。當(dāng)前建立的兩個(gè)受體是：人腺病毒B型的CD46和所有其他血清型的柯薩奇病毒-腺病毒受體(CXADR)。有報(bào)道表明MHC分子和唾液酸殘基也以這種能力起作用。其次是二次相互作用，其中戊烯基礎(chǔ)蛋白中的基序與整聯(lián)蛋白分子相互作用。共受體相互作用刺激了腺病毒的進(jìn)入。該共受體分子是αv整聯(lián)蛋白。與αv整聯(lián)蛋白的結(jié)合導(dǎo)致通過網(wǎng)格蛋白包被的凹坑使病毒顆粒內(nèi)吞。與αv整聯(lián)蛋白的結(jié)合刺激細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，從而誘導(dǎo)肌動(dòng)蛋白聚合，導(dǎo)致病毒體進(jìn)入內(nèi)體中的宿主細(xì)胞。

? ? ? ? 一旦病毒成功進(jìn)入宿主細(xì)胞，內(nèi)體就會(huì)酸化，通過使衣殼成分解散來改變病毒拓?fù)洹?衣殼不穩(wěn)定，蛋白VI從衣殼中釋放出來。這些變化以及戊烯的毒性性質(zhì)破壞了內(nèi)體，導(dǎo)致病毒體進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。 借助于細(xì)胞微管，病毒被轉(zhuǎn)運(yùn)到核孔復(fù)合體，從而腺病毒顆粒分解。 病毒DNA隨后被釋放，可以通過核孔進(jìn)入核內(nèi)。此后，DNA與組蛋白分子締合。 因此，可以發(fā)生病毒基因表達(dá)并且可以產(chǎn)生新的病毒顆粒。

? ? ? ? 腺病毒的生命周期通過DNA復(fù)制過程分為兩個(gè)階段：早期和晚期。 在兩個(gè)階段中，都會(huì)生成一個(gè)原始轉(zhuǎn)錄本，該原始轉(zhuǎn)錄本被剪合成與宿主核糖體相容的單順反子mRNA，從而使產(chǎn)物得以翻譯。

? ? ? ? ?早期基因負(fù)責(zé)表達(dá)主要是非結(jié)構(gòu)性調(diào)節(jié)蛋白。 這些蛋白質(zhì)的目標(biāo)是三方面的：改變DNA合成所必需的宿主蛋白質(zhì)的表達(dá)； 激活其他病毒基因(例如病毒編碼的DNA聚合酶)； 并避免宿主免疫防御(凋亡的阻斷，干擾素活性的阻斷以及MHC I類易位和表達(dá)的阻斷)引起感染細(xì)胞過早死亡。

? ? ? ? 在特殊條件下，某些腺病毒可以利用其早期基因產(chǎn)物轉(zhuǎn)化細(xì)胞。 已發(fā)現(xiàn)E1A(與pRb視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤結(jié)合的腫瘤抑制蛋白)可以使永生的原代細(xì)胞永生化，從而允許E1B(與p53腫瘤抑制因子結(jié)合)輔助并穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化細(xì)胞。 最終，它們彼此依賴以成功轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞并形成腫瘤。腺病毒對嚙齒類動(dòng)物有致癌能力，或能轉(zhuǎn)化體外培養(yǎng)的嚙齒類動(dòng)物細(xì)胞。使細(xì)胞轉(zhuǎn)化只需要腺病毒基因組的一部分，這些基因位于基因組的左端，約占整個(gè)基因組的7%～10%。盡管腺病毒分布很廣，但對人體不出現(xiàn)致癌性。人體細(xì)胞是一類允許細(xì)胞，即這類細(xì)胞允許感染入侵的病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，最后細(xì)胞裂解死亡而釋放出大量子代病毒。在體外培養(yǎng)的多種人體腫瘤細(xì)胞中均未查出腺病毒顆粒，但在人的1號(hào)染色體上有人腺病毒12型的整合位點(diǎn)，這意味著人體細(xì)胞對于腺病毒也可能是非允許細(xì)胞，即這類細(xì)胞在病毒感染后，病毒不能在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，但可整合在受感染細(xì)胞的基因組內(nèi)。這些細(xì)胞被病毒轉(zhuǎn)化，表型發(fā)生改變，且可在體外無限期地培養(yǎng)傳代。

? ? ? ?DNA復(fù)制將早期和晚期分開。 一旦早期基因釋放出足夠的病毒蛋白，復(fù)制機(jī)制和復(fù)制底物，腺病毒基因組就會(huì)復(fù)制。 共價(jià)結(jié)合到腺病毒基因組5'末端的末端蛋白充當(dāng)復(fù)制的引物。

? ? ? ?與用于哺乳動(dòng)物DNA復(fù)制的常規(guī)岡崎(Okazaki)片段不同，腺病毒的病毒DNA聚合酶利用鏈置換機(jī)制，以末端蛋白為引物，復(fù)制基因組。這種鏈置換機(jī)制復(fù)制DNA的方式，避免了端粒酶問題:)這真是一個(gè)不錯(cuò)的主意。

? ? ? ? 腺病毒生命周期的后期專注于產(chǎn)生足夠數(shù)量的結(jié)構(gòu)蛋白，以包裝由DNA復(fù)制產(chǎn)生的所有遺傳物質(zhì)。 成功復(fù)制病毒成分后，由于病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞裂解，病毒被組裝到其蛋白質(zhì)殼中并從細(xì)胞中釋放出來。

多重激活

? ? ? ? 腺病毒能夠多重激活(MR)。MR是一個(gè)過程，通過該過程，兩個(gè)或多個(gè)包含致命損傷的病毒基因組在受感染的細(xì)胞內(nèi)相互作用，形成了可行的病毒基因組。 在用紫外線照射病毒顆粒并使其多次感染宿主細(xì)胞后，證明這種MR在人腺病毒12型中很常見。在一篇綜述中，描述了許多在不同病毒中的MR實(shí)例，并且表明MR是性相互作用的一種常見形式，它提供了重組修復(fù)基因組損傷的生存優(yōu)勢。

傳播途徑

? ? ? ? 腺病毒對化學(xué)或物理試劑以及不利的pH條件異常穩(wěn)定，從而可以在體內(nèi)和水中長期存活。 腺病毒主要通過呼吸道飛沫傳播，但是它們也可以通過糞便途徑傳播。 對腺病毒傳播的分子機(jī)制的研究提供了經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，支持以下假設(shè)：柯薩奇病毒-腺病毒受體(CXADR)可以將腺病毒運(yùn)輸?shù)侥承┯字?祖細(xì)胞類型。

腺病毒感染

? ? ? ? 腺病毒是很常見的人類感染，估計(jì)占所有呼吸道感染的2％至5％。 通常為輕度呼吸道，胃腸道和眼部感染。感染了腺病毒的人類表現(xiàn)出廣泛的反應(yīng)，從無癥狀到腺病毒14型典型的嚴(yán)重感染都有可能發(fā)生。

? ? ? ?大多數(shù)腺病毒感染會(huì)導(dǎo)致上呼吸道感染。 腺病毒感染通常表現(xiàn)為結(jié)膜炎，扁桃體炎（可能看起來與鏈球菌性喉炎完全相似，只有通過咽喉培養(yǎng)才能與鏈球菌區(qū)別開來），耳部感染或腮腺炎。 人腺病毒40型和41型也可引起腸胃炎。結(jié)膜炎和扁桃體炎的合并癥在腺病毒感染中尤為常見。 一些孩子（尤其是小孩子）會(huì)發(fā)展成腺病毒細(xì)支氣管炎或肺炎，兩者都可能很嚴(yán)重。 在嬰兒中，腺病毒也可能導(dǎo)致咳嗽發(fā)作，看起來就像百日咳一樣。 腺病毒也可引起病毒性腦膜炎或腦炎。腺病毒很少會(huì)引起出血性膀胱炎(膀胱發(fā)炎，一種尿路感染，尿中帶有血液)。

? ? ? ?大多數(shù)人會(huì)自己從腺病毒感染中恢復(fù)過來，但是免疫缺陷患者有時(shí)會(huì)死于腺病毒感染，而且，甚至以前健康的人也有極小的概率會(huì)死于這些感染。這可能是因?yàn)橛袝r(shí)腺病毒感染會(huì)導(dǎo)致心臟疾病。 例如，在一項(xiàng)研究中，擴(kuò)張型心肌病患者的一些心臟樣本顯示人腺病毒8型呈陽性。

? ? ? ? 腺病毒通常通過痰液傳播，但也可以通過與感染者接觸或通過毛巾和水龍頭把手等物體上殘留的病毒顆粒傳播。 一些患有腺病毒胃腸炎的人在克服癥狀后可能會(huì)在幾個(gè)月后將其病毒排泄在大便中。 該病毒可通過泳池中沒有足夠氯的水傳播。 與其他許多疾病一樣，正確的洗手是抑制腺病毒從一個(gè)人擴(kuò)散到另一個(gè)人的一種方法。 加熱和漂白會(huì)殺死物體上的腺病毒。

診斷

? ? ? ?診斷的方法來自癥狀和病史。 僅在非常嚴(yán)重的情況下才需要進(jìn)行測試。 測試包括血液測試，眼睛，鼻子或喉嚨拭子，糞便樣本測試和胸部X光檢查。在實(shí)驗(yàn)室中，可以通過抗原檢測，聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)，病毒分離和血清學(xué)鑒定腺病毒。 即使發(fā)現(xiàn)存在腺病毒，也可能不是任何癥狀的原因。 一些免疫力低下的個(gè)體可以攜帶病毒數(shù)周，并且沒有任何癥狀。

治療

? ? ? ?沒有有效的抗病毒藥物可以治療腺病毒感染，因此治療主要針對癥狀(例如對乙酰氨基酚可治療腺病毒引起的發(fā)燒)。抗病毒藥西多福韋已幫助某些患有嚴(yán)重疾病的患者；來源中未提供幫助的數(shù)字，以及在何種程度上有所幫助，以及所幫助的特定并發(fā)癥或癥狀，以及何時(shí)何地發(fā)生。在等待細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果的同時(shí)，醫(yī)生可以給結(jié)膜炎用抗生素眼藥水，以幫助預(yù)防繼發(fā)性細(xì)菌感染。 當(dāng)前，只有美國軍方可購買4型和7型疫苗，沒有向公眾提供的腺病毒疫苗。

轉(zhuǎn)基因治療？

? ? ? ? 腺病毒長期以來一直是基因治療中流行的病毒載體，因?yàn)樗鼈兡軌蛴绊憦?fù)制細(xì)胞和非復(fù)制細(xì)胞，能夠容納大型轉(zhuǎn)基因，并且能夠編碼蛋白質(zhì)而不會(huì)整合到宿主細(xì)胞基因組中。更具體地說，它們被用作重組DNA或蛋白質(zhì)形式的靶向治療的載體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種療法在治療單基因疾?。ɡ?，囊性纖維化，X連鎖重癥聯(lián)合免疫缺陷，α1-抗胰蛋白酶缺乏癥）和癌癥方面特別有用。在中國，溶瘤腺病毒已被批準(zhǔn)用于治療癌癥。纖維蛋白的特定修飾被用于將腺病毒靶向某些細(xì)胞類型，科學(xué)家做出了巨大的努力來限制肝毒性，以防止多器官衰竭。腺病毒可以作為向人髓樣樹突細(xì)胞(MDC)提供外源抗原的有效傳遞平臺(tái)，并且可以被MDC有效地呈遞給M1特異性CD8+T淋巴細(xì)胞。

? ? ? ? 腺病毒已用于遞送CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，但對病毒感染的高免疫反應(yīng)性給患者使用帶來了挑戰(zhàn)。

腺相關(guān)病毒的輔助子

? ? ? ? 盡管腺相關(guān)病毒(AAV)有效載荷容量較小，但是腺相關(guān)病毒免疫源性很低，因此腺相關(guān)病毒成為研究的熱點(diǎn)。然而，腺相關(guān)病毒必須依賴輔助子才能完成組裝。腺病毒是腺相關(guān)病毒常用的輔助子，因此，可以用腺病毒來輔助腺相關(guān)病毒載體的組裝。