近日，浙江大学医学院附属邵逸夫医院眼科姚玉峰教授、基础医学院病原生物学与微生物学系潘冬立教授作为共同通讯作者，在病毒学领域著名期刊Virology上在线发表了题为Efficient establishment of reactivatable latency by an acyclovir-resistant herpes simplex virus 1 thymidine kinase substitution mutant with reduced neuronal replication的研究论文。该研究在国际上首次利用潘冬立教授前期构建的TK突变单纯疱疹病毒1型（HSV-1）病毒株V204G（图1），揭示了该突变病毒在体外小鼠三叉神经原代神经元及小鼠体内三叉神经节中复制能力严重受损的特点。并且揭示小鼠体内V204G突变位点对抗单疱病毒药物阿昔洛韦（ACV）的耐药性，同时证明了该病毒具有正常的潜伏能力，以及轻度降低的再激活能力，为临床上治疗TK点突变HSV-1提供了新的理论基础。

HSV-1是一种普遍感染人类的病毒，可以导致多种疾病，如眼睛感染（特别是复发性角膜炎）、脑炎、口唇疱疹等，是引起眼科致盲的最重要的病因之一（图2）。人一旦感染该病毒后，病毒的基因就会进入三叉神经等感觉神经节形成终身潜伏。在某些激活因素作用下，如过度疲劳、过度紧张、过多接受紫外线等，病毒会从潜伏状态重新激活复制，再次引起原先感染部位或者其它器官的复发感染（图3）。


ACV是治疗HSV-1最主要的一线药物，是一种鸟嘌呤类似物，可以在DNA合成的水平上抑制病毒复制。ACV可以减轻疾病的损伤程度，减少到达感觉神经细胞的病毒量。ACV耐药（ACV^r）病毒会给治疗带来巨大的挑战。在95%的临床耐药病毒株中，突变位点发生在胸苷激酶（TK）基因上。TK是病毒实现复制自身产生的一种蛋白酶，参与病毒的DNA合成，另一方面，ACV发挥作用也需要TK的参与。大约一半的TK突变为点突变，经常发生在ATP结合或者核酸结合位点等保守域内。根据突变后的TK活性，把TK突变分为三类TK^—（无TK活性），TK^low（低TK活性），TK^altered（较高程度上磷酸化底物胸腺嘧啶，磷酸化ACV的能力降低）。最后一种突变在ACV治疗中体现了选择优势。
姚玉峰教授从上世纪九十年代初期就开展单疱病毒的基础研究工作，曾最早在免疫健康人群中分离到两株ACV耐药病毒株，并阐明其生物学特性、病毒突变位点及病毒对各种药物的交叉耐药现象，之后又在临床工作中就如何治疗单疱病毒角膜炎，开展了系列的原创性研究，取得了多项成果。潘冬立教授之前的研究中，在一位免疫功能正常的患有病毒性角膜炎的病人眼睛中分离一株ACV^r病毒株。之后把TK中这个突变位点构建到KOS病毒株中，形成V204G-KOS株。第204位缬氨酸残基并没有位于TK基因ATP以及核酸结合位点，但是表型显示其为ACV^r病毒株。TK激酶活性检测表明相对于KOS病毒株，在TK^—的人骨肉瘤细胞（143B）中，V204G病毒具有低于5%的胸苷磷酸化活性，但是低于1%的ACV磷酸化活性。表明V204G是兼具TK^low和TK^altered特性的病毒。
结合本研究和以前的研究，姚玉峰教授和潘教授带领的团队协同合作，描述了一个鉴定为TK^low和TK^altered的ACV^r突变HSV-1病毒株。具有这种突变的实验室衍生病毒V204G在体外小鼠三叉神经原代神经元以及小鼠体内三叉神经节中复制严重受损，但在非神经元细胞中几乎没有复制缺陷。该突变体与野生型HSV-1一样可以有效地建立潜伏期，并具备高频率重新激活能力，尽管动力学降低，从而解释了该突变体在发病机制和重新激活中的临床表型。这项研究证实了一个新观点，即低水平的TK表达足以使HSV-1进行相对高水平的DNA复制、潜伏建立和再激活。尽管具有耐药性，但仍保持致病性的这类突变病毒可能在ACV治疗期间被频繁选择，并造成严重的临床问题。这些结果强调了开发新的抗病毒药物的重要性和常规药物敏感性试验对选择合适疗法的必要性。
该文的第一作者为浙江大学医学院2018级眼科专业型博士生王帅帅，基础医学院病原生物学与微生物学系博士后侯富军参与本项研究，姚玉峰教授和潘冬立教授为论文的共同通讯作者。本研究得到了国家重点R & D项目、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙江省重点研究开发项目、浙江省卫生委员会项目基金的资助。