BK多瘤病毒，通常称为BKPyV，是导致肾移植失败的重要因素，目前尚无有效药物可用于治疗。来自阿拉巴马大学伯明翰分校的研究揭示了BKPyV复制的新见解，这可能为保护移植肾脏提供潜在药物靶点。
BK多瘤病毒或BKPyV是肾移植失败的主要原因。目前没有有效的药物治疗BKPyV。阿拉巴马大学伯明翰分校的研究揭示了BKPyV复制的新方面，提供了保护移植肾脏的可能药物靶点。
为了深入研究BKPyV的复制并探索预防策略，阿拉巴马大学伯明翰分校微生物学系的研究人员对主要肾细胞中BKPyV感染进行了单细胞分析。根据副教授Sunnie Thompson博士的说法，他们的研究挑战了关于BKPyV产生所需的分子过程的先前公认观点，提出了保护肾移植的潜在新药物靶点。这项研究已发表在PLOS Pathogens期刊上。
BK多瘤病毒只有七个基因，依赖宿主细胞的DNA复制机制来产生新病毒。尽管这一病毒已被认识超过半个世纪，但对BKPyV如何进入细胞复制过程的理解仍然有限。
首席作者Jason M. Needham博士解释说：“这项研究源于一个明显的矛盾。”BKPyV似乎激活了一个明显不同的细胞周期，同时触发了旨在抑制细胞周期的细胞通路。
传统模型假设BKPyV在感染过程中早期表达一种称为大肿瘤抗原（TAg）的蛋白。人们认为早期TAg的表达促使肾细胞启动DNA复制，从而为病毒进入复制机制提供所需的通道。因此，预期在细胞开始DNA复制之前，TAg会被表达。
然而，Needham作为Thompson的研究生对BKPyV感染的肾细胞进行了单细胞周期分析，惊讶地发现，在第一轮细胞DNA复制之前，TAg的表达不存在。相反，TAg水平在细胞完成首轮DNA复制时激增100倍。这个时机表明，TAg的表达发生得太晚，无法推动细胞复制DNA。
TAg的表达和病毒复制都发生在宿主DNA复制的首次轮回之后，TAg的表达依赖于这一轮复制周期的完成。当Needham使用特定于细胞DNA复制的抑制剂抑制这一初始轮回时，TAg从未被表达，病毒生产也未发生。然而，如果在这一轮之后抑制DNA复制，而此时TAg已存在，则进行中的宿主复制不再是维持TAg表达或病毒生产的必要条件。
Thompson指出：“由于TAg的表达对病毒复制至关重要，这意味着在感染后不久抑制肾细胞的DNA合成可能会阻止BKPyV的复制。”
此外，UAB的研究人员发现，一旦TAg被产生，病毒会维持一个依赖于宿主细胞周期的常规机制和调节因子的复制环境。已经证明，BKPyV感染会停止细胞分裂，导致细胞核增大，充满了多轮细胞DNA复制而无分裂的DNA。需要进一步的研究确定单轮宿主DNA复制后显著的TAg表达是否导致细胞重新进入DNA复制而避免细胞分裂，而不是像往常一样进行分裂。
研究结果表明，靶向细胞中维持重复制所需的细胞蛋白的抑制剂在治疗积极复制BKPyV的肾细胞时将是有益的，同时不会影响正常细胞周期。靶向宿主蛋白可以减少病毒对药物产生抗性的可能性，因为它们对药物靶点没有遗传控制。
Thompson强调，关于BKPyV对肾细胞DNA复制的依赖和促进，仍有许多未解之谜。这包括了解BKPyV感染后DNA复制是如何触发的过程；如果这不是由于早期TAg表达，那么机制是什么？此外，关于调节BKPyV在人类肾脏中再激活的特定机制，以及其体内生命周期的复杂细节，仍然没有解决。
此研究的共同作者包括Thompson和Needham，题为《单细胞分析揭示宿主S期驱动BK多瘤病毒感染过程中大T抗原的表达》，还有来自UAB微生物学系的Sarah E. Perritt。
这项研究的资金来源于美国国立卫生研究院的AI123162、AI178734和GM008111拨款。
阿拉巴马大学伯明翰分校的微生物学系是Marnix E. Heersink医学院的一部分。
