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截至目前，根据美国约翰斯霍普金斯大学的实时统计数据，全球新型冠状病毒肺炎（COVID-19）累计确诊病例已超 3.3 亿例，死亡逾 550 万例[1]。疫情的全球肆虐已持续两年多，给世界带来了巨大影响，大多数国家的国民健康、经济和生活等诸多方面都遭到了重创。

图 | 新冠病毒全球感染地图（来源：约翰·霍普金斯大学）

由于药物疗效的不确定及新冠病毒的持续流行，目前接种疫苗被认为是最有希望遏制病毒大流行的手段，即通过大规模接种新冠疫苗，实现群体免疫，最终达到消灭病毒的目的。目前，全球范围内疫苗接种量即将突破 100 亿剂。

然而，最新出现的 Omicron 和 IHU 变异毒株，因其病毒表面突刺蛋白（S）蛋白发生多处突变，大大削弱了现有疫苗的功能，意味着逃逸疫苗保护作用的病毒已经开始流行。

就目前形势来看，快速遏制新冠肺炎疫情难以实现，人类与新冠病毒之间的较量将是一场持久战。因此，寻找有效的、能够快速应用于临床的创新疗法已然成为当前亟需解决的科学问题。

热激能特异性降解新型冠状病毒 RNA 聚合酶，甚至对 Omicron 变异毒株有效

2022 年 1 月12 日，浙江大学医学院那仁满都拉教授/许志宏研究员团队在 Research 上在线发表了研究论文《Heat Treatment Promotes Ubiquitin-Mediated Proteolysis of SARS-CoV-2 RNA Polymerase and Decreases Viral Load》，首次提出热激可特异性降解新型冠状病毒 RNA 聚合酶并抑制新型冠状病毒复制[2]。据悉，Research 是中国科协和美国科学促进会联手打造的全新综合性期刊。

图 | 相关论文和期刊（来源：Research）

RNA 依赖的 RNA 聚合酶（RdRp）是参与病毒复制过程的主要蛋白，介导了新冠病毒在细胞内的复制，其核心成分为催化亚基 NSP12 蛋白。NSP12 蛋白通过与包括 NSP7 和 NSP8 在内的多种辅助因子形成复制-转录复合体从而发挥聚合酶活性，催化病毒 RNA 复制和转录。因此，RdRp（NSP12）在 SARS-CoV-2 病毒 RNA 的复制及转录过程中发挥重要作用，同时也是核苷类抗病毒药物开发的主要靶点。

在该研究中，团队首次发现相对温和的热激（40°C）能够显著地诱导 RNA 依赖的 RNA 聚合酶（NSP12）降解。更重要地是，不仅对于普通新冠病毒中的野生型 NSP12，而且针对近期流行的变异株 Omicron 和 IHU 中的 NSP12 突变体（P323L），热激同样能诱导其降解。更重要的是，该团队还发现每天 40℃ 半个小时处理细胞，可以使 NSP12 蛋白表达维持在一个极低的水平。在机制方面，论文首次阐明了热激主要通过泛素-蛋白酶体途径降解 NSP12 及其突变体蛋白。另外，通过蛋白质谱技术检测热激后与 NSP12 发生相互作用的蛋白，从众多候选蛋白中进行筛选和验证，最终发现 ZNF598 为热激降解 NSP12 的 E3 连接酶。

图 | 热激素对 SARS-CoV-2 病毒抑制作用的模式图（来源：Research）

在此基础上，团队依托浙江省疾病预防控制中心生物安全防护三级（P3）实验室，对感染 SARS-CoV-2 病毒的 Vero E6 细胞进行热激处理。研究发现热激（40℃）在细胞水平上能够有效降低 SARS-CoV-2 病毒的 RNA 水平（20 倍左右）以及病毒的滴度（减少超过 99.5%），且对细胞生存率无影响，表明热激能够显著抑制 SARS-CoV-2 病毒的复制，这种抑制作用生效的途径如上图所示。

受蝙蝠启发，团队合作揭示热激降低新冠病毒活性的分子机制

众所周知，SARS-CoV-2、SARS-CoV、MERS-CoV、埃博拉（Ebola）等病毒的自然宿主都是蝙蝠，但这些致命病毒在蝙蝠体内不会引起相关疾病。相反，病毒通过中间宿主进入人体，从而引发大规模的传染性疾病爆发。

那么，蝙蝠是如何抵御这些致命病毒的？

通过调研文献发现，蝙蝠的体温通常保持在 40~42 度，而人体的正常体温是 36.5 度。此外，一项统计学研究显示，在新冠病毒感染初期，体温处于可控范围内的患者，其基础体温越高，重症率越低。因此，病毒活性可能与温度相关，这也是该研究的灵感来源。

热激（Hyperthermia, HT）可引起一些外源性或非正常蛋白的稳定性改变。前期，团队筛选了多种关键性新冠病毒的蛋白，例如核衣壳蛋白（N蛋白）、非结构蛋白 7（NSP7）、非结构蛋白 8（NSP8）、非结构蛋白 12（NSP12）等。经过大量的筛选和验证，发现热激可特异性降解 NSP12，并进一步抑制其 RNA 的复制。

验证该想法最关键的是，直接检测热激对病毒复制的影响。那仁满都拉教授说道，由于开展病毒实验需要极为苛刻的实验室防护条件，已有的实验室并不满足要求，辗转后与浙江省疾病预防控制中心生物安全防护三级（P3）实验室取得了联系，才得以进行实验并获得最终结果。

以该课题为背景的“靶向降解新型冠状病毒 RdRp 转录复合体的创新研究”成功获得了浙江省自然科学基金重大项目的支持。紧接着，研究团队进行一系列的分子机制探索。

亚森·买买提依明（博士后）、杨桃（直博生）、王茜茜（博士后）为该论文的第一作者。本研究还获得了多方的支持与帮助，包括浙江大学王福俤、Mikael Bjorklund 教授。在实验方面，中国科学院上海药物研究所的徐华强教授、山东大学高等医学研究院王培会教授无偿提供了本研究相关质粒。

团队致力于热疗方面的研究方面，旨在推动临床转化

热疗作为无创伤、经济简单、易于操作的物理疗法已广泛用于多种疾病的治疗，目前临床上热疗联合化疗、热疗联合放射治疗已成为了一种新的治疗手段，高频热疗机、红外热疗等新技术的出现也为热疗的应用提供了技术保证。

但由于热疗的治疗原理仍不清晰，因此在实际应用中无法对温度、时间、治疗方式等进行科学合理的设计。

基于这项研究，科学合理的温度与时间或许能够通过降解病毒内转录复合体进而减少病毒复制，阻止其感染和传播，抑制新冠患者病情恶化的可能。目前临床上已有多种热疗仪器，并可针对特定区域（器官）进行局部性的精准加热。未来，热疗可能在临床上得以应用，以遏制新冠病毒传播。

图 | 那仁满都拉教授团队（来源：那仁满都拉教授）

那仁满都拉教授团队在热疗的领域中已潜心研究了十多年。除了新冠病毒的抑制，课题组前期研究成果还揭示了热疗能够通过降解致癌蛋白达到与三氧化二砷联合治疗难治复发性急性早幼粒白血病的作用[3]。目前，针对其他难治性疾病的研究也正在开展中。那仁满都拉教授致力于从事以临床问题为导向的基础研究，目标推动基础医学从实验室走向临床，促使科研成果落地转化，为人类健康事业奉献力量。欢迎有志于该方向的青年才俊加入团队，请联系 narenman@zju.edu.cn。

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参考：

1. https://coronavirus.jhu.edu/map.html

2. Heat Treatment Promotes Ubiquitin-Mediated Proteolysis of SARS-CoV-2 RNA Polymerase and Decreases Viral Load, Article in Press, https://spj.sciencemag.org/journals/research/aip/9802969/

3. Hyperthermia Selectively Destabilizes Oncogenic Fusion Protein, Blood Cancer Discov July 1 2021 (2) (4) 388-401. DOI: 10.1158/2643-3230.BCD-20-0188

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