每逢冬季，就是流感橫行的季節，今年冬季尤甚。在全球范圍內，致病性呼吸道RNA病毒，包括流感A病毒（IAV）、呼吸道合胞病毒（RSV）和嚴重急性呼吸綜合癥冠狀病毒2（SARS-CoV-2），是急性呼吸道感染的主要原因。中醫治療感冒還是很有一套，比如傳統中藥魚腥草常用于治療呼吸道疾病。但是，對魚腥草衍生的外泌體樣納米顆粒（HELNs）以及它們所攜帶的miRNAs的作用機理尚不完全清楚。

    2023年10月24日，華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院的研究人員在International Journal Of Nanomedicine （IF=8.0）期刊上發表了一篇為“Identifying the Potential of miRNAs in Houttuynia cordata-Derived Exosome-Like Nanoparticles Against Respiratory RNA Viruses”的研究論文。

    該研究揭示了魚腥草HELNs中miRNAs在兩個物種中協同的抗病毒機制，并探討了魚腥草miRNAs和HELNs的潛在抗病毒范圍。通過對HELNs中miRNAs的研究，我們了解到它們不僅可能直接作用于病毒基因，阻礙病毒的復制，還可能通過調節宿主細胞內的信號通路，產生間接的抗病毒效果，這提示我們HELNs及其中的miRNAs可能是一個有潛力的治療呼吸道RNA病毒感染的新資源。
 

 01、研究背景 

    呼吸道RNA病毒，包括流感A病毒(IAV)、呼吸道合胞病毒(RSV)和嚴重急性呼吸綜合癥冠狀病毒2型(SARS-CoV-2)，是全球急性呼吸道感染的主要原因。植物衍生的外泌體樣納米顆粒(PELNs)含有miRNAs，顯示出對病毒和人類轉錄本的顯著跨界調控效果。中草藥魚腥草(Houttuynia cordata，H. cordata)，常用于治療呼吸疾病，但魚腥草衍生的外泌體樣納米顆粒(HELNs)及其封裝的miRNA在抗病毒中的作用尚不明確。
 

 02、研究發現 

    研究中從魚腥草地下部分的根和地上部分的莖葉中，分別分離出兩種類型的HELNs（uHELNs和aHELNs），并通過小RNA測序和RT-PCR鑒定了其中的miRNA表達。結果顯示uHELNs和aHELNs中共12種高度富集的miRNAs，能夠靶向不同的病毒基因組，如miR858a和miR858b能夠靶向H1N1中的NP基因，而miR166a-3p能夠靶向SARS-CoV-2中的ORF1ab。對于人類轉錄本的調控，miR168a-3p、miR168b-3p和miR8175能夠抑制MAPK3表達；novel_mir2能夠同時抑制AKT1和MAPK3表達。

 03、臨床意義 

    這些研究發現對于開發新型抗病毒策略，特別是針對當前全球性的疫情具有重要的意義。采用天然出現的miRNAs進行病毒基因打靶，可以作為疫苗和抗體之外的一種潛在抗病毒方法。

 04、實驗策略 

    研究使用了差速離心法提取HELNs并通過透射電子顯微鏡、納米顆粒追蹤分析和Zeta電位驗證其特性。通過RNA測序鑒定miRNA，并使用RNAhybrid和miRanda軟件對病毒基因組進行靶向預測。人的基因靶標預測采用功能富集分析對預測的人類基因靶標進行探索。采用MFOLD服務器和雙露西法報告檢測方案驗證計算結果。

05、數據解讀 

    Figure 1：展示了研究的實驗設計圖，顯示了從魚腥草中分離HELNs的流程，并預測了這些納米顆粒中miRNAs靶向呼吸道RNA病毒基因組及人類基因的情況。該圖還表明了所有病毒結構和基因組圖片來源于ViralZone網站。

    Figure 2：通過TEM、NTA和Zeta電位的方法鑒定了魚腥草的地下根（uHELNs）和地上莖葉（aHELNs）衍生出的外泌體樣納米顆粒。其中，白色箭頭指向的是外泌體樣納米顆粒。

    Figure 3：通過sRNA測序和RT-PCR驗證得到uHELNs和aHELNs中miRNA的相對表達水平。該圖表通過不同的閱讀計數級別來展示了miRNA的表達情況，并通過RT-PCR方法驗證了這些miRNA在uHELNs和aHELNs中的富集情況。

    Figure 4：顯示了HELNs中miRNAs預測靶向IAV基因組的結果，揭示了這些miRNA與H1N1基因組的結合位點及結構，并且通過多序列比對展現了這些miRNAs在不同亞型IAV中的作用。

    Figure 5：提供了HELNs中的miRNAs靶向呼吸道合胞病毒（RSV）基因組的預測結果，具體展示了miRNAs與RSV基因組的結合位點和結構。

    Figure 6：展示HELNs中miRNAs靶向SARS-CoV-1/2的預測結果，這些miRNAs能夠與SARS-CoV-2 Omicron基因組特定位點結合，并且還展示了這些miRNAs與SARS-CoV-1和不同亞型SARS-CoV-2基因組的同源性比較。

    Figure 7：通過生物信息學分析展示了HELNs中的miRNAs預測的人類基因靶點。其中提供了RNAhybrid和Miranda預測共同目標基因的文氏圖，以及miRNA靶基因參與的PI3K-AKT和MAPK信號通路的KEGG分析和蛋白-蛋白相互作用網絡圖。

    Figure 8：使用雙熒光素酶報告檢測方案驗證計算預測的miRNAs及其靶基因。通過共轉染miRNAs模擬物和相關靶基因的WT或MU報告載體到293T細胞中，測量并比較了熒光素酶活性的變化。最后提供了驗證的miRNAs、靶基因以及牽涉物種的網絡示意圖。

    這些圖形清晰地展示了研究設計的流程，以及如何通過一系列的生物技術手段和生物信息學分析，得到了HELNs中miRNAs對抗呼吸道RNA病毒的潛在能力，并驗證了它們在靶向病毒和人類基因中的作用。

文中雙熒光素酶報告基因檢測由金開瑞生物合作完成

 06、主要結論 

    本文首次報告miR858a和miR166a-3p具有跨界調控能力，并揭示了魚腥草HELNs中miRNA的抗病毒機制。HELNs中富集的miRNA可以直接靶向病毒基因組，并通過調節宿主基因表達，啟動對病毒感染的免疫應答。此外，本研究也顯示了新的膳食來源HELNs的潛力，與現有抗病毒策略相比可能提供一種安全的備選選擇。研究還指出了使用鮮魚腥草而非干燥魚腥草的必要性，因為在新鮮條件下HELNs和miRNA最為豐富。

 07、討論總結 

    魚腥草HELNs中含有的高度富集的miRNAs具有針對呼吸道RNA病毒的直接抗病毒作用，并能夠通過調節人類轉錄物間接增強宿主對病毒的防御，體現了魚腥草在抗病毒方面的傳統應用與現代分子水平研究的結合。