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单纯疱疹病毒1型（HSV-1）是一种常见的嗜神经性病毒，它可以通过上皮细胞感染并进入神经细胞，进而可能引起急性坏死性脑炎或出血性脑炎，也就是单纯疱疹病毒性脑炎（HSE）。成人HSE多由HSV-1感染所引起，可导致严重的神经系统并发症，甚至死亡。

幸运的是，近期上海交通大学蔡宇伽团队与丹麦奥胡斯大学Søren R Paludan团队联合在《Nature》上发表的研究发现了一种神经元特异性限制因子—TMEFF1（Transmembrane protein with EGF-like and one follistatin-like domain）。TMEFF1是神经元细胞特异表达的，且在中枢神经系统中对单纯疱疹病毒（HSV）具有显著的限制作用。这一发现有助于深入理解大脑如何对抗病毒感染，并为开发新型抗病毒治疗策略提供了重要线索。

Part 1 神经元特异的抗病毒因子TMEFF1的发现研究人员使用了全基因组GeCKO v2 CRISPR文库来鉴定神经元特异性HSV-1限制因子。在SK-N-SH神经母细胞瘤细胞系中，通过慢病毒单导向RNA（sgRNA）文库转导Cas9+细胞，并利用HSV-1-GFP感染进行筛选，基于GFP荧光强度对细胞进行分选，以鉴定候选限制因子编码基因。通过这种方法，研究人员鉴定出了322个基因，包括TMEFF1、NKX2-8和CTXN1等，这些基因在神经元组织中表达，其中TMEFF1显示出最高的限制HSV-1的效力。（图1）

图1. TMEFF1被鉴定为神经元中表达的HSV-1限制因子

（图片来至《Nature》）

Part 2 TMEFF1可控制HSV-1复制和预防脑感染

研究人员利用CRISPR-Cas9技术从LUHMES衍生的神经元敲除TMEFF1和SP100。在敲除TMEFF1的LUHMES衍生的神经元中观察到HSV-1的复制效率提高，病毒基因组的基因表达水平在早期就有所增加。进一步的实验表明，从人类胚胎干细胞（hESC）分化得到的皮质神经元在敲除TMEFF1后，HSV-1的复制水平显著升高，而HSV-2的复制水平也有小幅度上升，这表明TMEFF1对 α-疱疹病毒属的两种病毒都具有限制作用。此外，敲除TMEFF1的细胞中伴随着显著的神经元细胞死亡。然而，对于其他两种嗜神经病毒带状疱疹病毒（VZV）和脊髓灰质炎病毒（PV），敲除TMEFF1并不影响它们的复制。

而在HSV-1感染后，与野生型（WT）小鼠相比，Tmeff1-/-小鼠在感染后存活率降低，病情严重程度与 Irf3-/-小鼠相似，但不如 Ifnar1-/-小鼠严重。TMEFF1在脑干中表达，但不在眼睛或三叉神经节中表达。与WT小鼠相比，Tmeff1-/-小鼠脑干中的病毒滴度更高，但在三叉神经节或洗眼液中没有显著差异。免疫组织化学染色显示，TMEFF1敲除小鼠脑干中的HSV-1+细胞数量明显增加。（图2）这些数据表明TMEFF1在控制HSV-1复制和预防脑感染中起着关键作用。

图2. TMEFF1控制小鼠脑部感染HSV-1

（图片来至《Nature》）

Part 3 TMEFF1控制HSV-1复制和预防脑感染的作用机理

研究进一步揭示了TMEFF1的抗病毒机制。实验显示，TMEFF1的表达不受细胞因子刺激的影响，也不影响I型干扰素的活性，这表明TMEFF1是一种独立于I型干扰素系统的神经元独有的抗病毒因子。TMEFF1表达不影响HSV-1病毒在细胞表面的附着，在4°C下与病毒一起孵育时，病毒能够与细胞结合，但不会进入细胞。而TMEFF1过表达导致细胞质、膜和核部分的HSV-1 DNA水平降低，细胞质裂解物中病毒衣壳蛋白的积累水平降低。这些发现表明TMEFF1通过阻止HSV-1进入细胞来发挥抗病毒活性。（图3）

图3. TMEFF1通过阻止HSV-1细胞进入来发挥抗病毒活性

（图片来至《Nature》）

进一步实验发现，TMEFF1通过与Nectin-1和NMHC IIA/B的双重相互作用，实现了对HSV-1的双重防御。（见图4）这种机制能够同时干扰病毒的结合阶段和融合阶段，从而有效地限制了病毒的复制和传播。Nectin-1是HSV-1的膜受体之一，病毒通过其表面的糖蛋白gD与Nectin-1结合，从而启动感染过程。TMEFF1能够与Nectin-1相互作用，干扰这一结合过程，阻止病毒与细胞膜的初步结合。而NMHC IIA/B在病毒-细胞融合阶段发挥核心作用。HSV-1在结合细胞膜后，需要进一步通过其gB蛋白与NMHC IIA/B相互作用，实现病毒与细胞膜的融合。TMEFF1通过与NMHC IIA/B的结合，干扰了这一融合过程，从而阻断了病毒的进入。

图4. TMEFF1限制HSV-1在中枢神经系统神经元复制的模型图

（图片来至《Nature》）

综上所述，TMEFF1的发现为理解大脑如何在不激活炎症反应的情况下直接限制病毒复制提供了新的视角，同时也为开发针对HSV-1的预防和治疗手段提供了新的科学依据。

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