圖1. MARCHf2蛋白結構預測模型^[3]。

與Marchf2相關的疾病包括鎖骨下動脈竊血綜合征和肺曲菌球病。該基因的一個重要同源基因是Marchf3^[4]。

Marchf2基因敲除小鼠
Marchf2基因敲除純合小鼠對細菌或病毒感染具有更高的的抵抗力，接種細菌或病毒后其載量更少，敲除小鼠的細胞因子產生增加，但脂多糖誘導后致死率增加^[5]。

研究人員為了評估Marchf2在先天免疫反應中的作用，使用CRISPR/Cas9系統在C57BL/6背景的小鼠上敲除Marchf2基因，產生了Marchf2^-/-小鼠，并驗證了Marchf2的基因敲除。

Marchf2敲除小鼠沒有表現出形態(tài)學的異常。研究人員為了進一步研究Marchf2在體內病毒感染中的作用，將VSV-GFP通過靜脈注射到Marchf2^+/+和Marchf2^-/-小鼠中進行攻毒實驗（圖 2A）。結果Marchf2敲除小鼠的血清中病毒的載量要比Marchf2^+/+小鼠的血清中的少。

此外，研究人員在研究血清中細胞因子的含量時發(fā)現，Marchf2敲除小鼠血清中的IFN-β、IL-6、IL-12和TNF-α的濃度高于Marchf2^+/+小鼠（圖2B）。此外，研究人員還向小鼠注射了病毒RNA模擬配體poly(I:C)，并檢測了血清中細胞因子的表達水平（圖2C），結果顯示，使用配體進行刺激后，Marchf2敲除小鼠的血清中許多細胞因子表達水平高于Marchf2^+/+小鼠血清中細胞因子的表達水平。以上這些結果表明Marchf2參與體內抗病毒的免疫反應。

研究人員為了進一步研究Marchf2在響應細菌感染過程中的作用，研究人員用致死劑量的李斯特菌 (Lm)對Marchf2^+/+和Marchf2^-/-小鼠進行了攻毒實驗。如圖2D和E所示，Marchf2敲除小鼠比Marchf2^+/+小鼠更能抵抗細菌感染。

為了檢查敲除Marchf是否會對病原體清除產生影響，我們使用菌落形成單位 (CFU) 滴定法檢測了敲除小鼠和野生型小鼠中脾臟和肝臟中的細菌載量（圖2F和G）。實驗結果顯示，Marchf2敲除小鼠兩種器官中的細菌載量明顯低于Marchf2^+/+小鼠中的載量。

接下來，研究人員探究了Marchf2敲除小鼠在攻毒后的低細菌載量現象是否是由于這些動物會產生更劇烈的炎癥反應。研究人員將來自Marchf2敲除小鼠和Marchf2^+/+小鼠的血清、脾臟和肝臟樣本中的細胞因子含量進行了檢測比較，實驗結果顯示，來自Marchf2敲除小鼠組織中的IL-6、IL-12、CCL5和CXCL10都有較高的表達（圖2H-J）。以上這些結果還顯示Marchf2參與體內抗菌免疫反應的過程。
 

圖2. Marchf2的敲除增強了體內的抗菌抗病毒免疫反應。

(A,B)向Marchf2^+/+ (n=8)或Marchf2^-/- (n=8)小鼠靜脈注射VSV-GFP (2^*10⁸PFU/小鼠) 進行靜脈內感染，并在感染12小時后收集血清樣本. (A)使用噬斑試驗分析病毒滴度。(B)使用ELISA檢測了IFN-β、IL-6、IL-12和TNF-α的表達量。

(C)向Marchf2^+/+(n=6)或Marchf2^-/- (n=6) 小鼠靜脈注射poly (I:C)（200微克/小鼠）。在感染后2小時收集血清樣品，并用ELISA測量IFN-b、IL-6、IL-12和TNF-a的表達量。

(D-J)向Marchf2^+/+(n=8)、Marchf2^-/-(n=8)小鼠腹腔注射1*10⁶CFU的李斯特菌。(D) 顯示了每組存活小鼠的占比，E圖顯示了體重變化。(F,G)研究人員在攻毒后3h，采集并檢查了脾 (F)和肝臟(G)中的細菌的載量。

(H–J)研究人員檢測了攻毒后24h每組小鼠血清(H)、脾(I)和肝臟(J)中炎癥因子IL-6、IL-12、CCL5和CXCL10的表達量^[6]。

為了探究Marchf2是否與脂多糖(LPS)誘導的感染性休克有關，研究人員采用腹腔注射的方式將LPS打入Marchf2^+/+和 Marchf2敲除小鼠中。所有Marchf2^+/+小鼠都存活下來，而超過60%的Marchf2敲除小鼠死亡（圖 3A 和 B）。這些結果表明Marchf2^-/-小鼠比Marchf2^+/+小鼠更容易受到內毒素休克的影響。

此外，脾臟切片的H&E染色顯示Marchf2^-/-小鼠的炎癥細胞浸潤比 Marchf2^+/+小鼠更嚴重（圖3C）。因此，研究人員猜測Marchf2參與LPS介導的感染性休克時的炎癥反應。為了驗證這個假設，研究人員使用ELISA檢測了血清中多種細胞因子的表達量（圖2D）。實驗結果顯示，與Marchf2^+/+小鼠相比，Marchf2^-/-小鼠多種細胞因子有著更高的表達量�？偟膩碚f，這些結果表明 Marchf2是針對病毒和細菌感染的先天免疫反應過程中的關鍵調節(jié)劑^[6]。
 

圖3. Marchf2的敲除對LPS引起的感染性休克易感性的影響。

(A,B)向Marchf2^+/+ (n=8) 或Marchf2^-/- (n=8)小鼠腹腔注射LPS(24 mg/kg)。每組中存活小鼠的百分比和體重變化。(C) 向Marchf2^+/+ (n = 4)或Marchf2-/- (n=4)小鼠腹腔注射LPS (24mg/kg)。圖片為各組脾臟切片及H&E染色的結果。D 向Marchf2^+/+ (n=6)或Marchf2^-/- (n=6)小鼠腹腔注射LPS (24mg/kg)，并通過ELISA在12hpc時測量各組小鼠血清中IL-6、TNF-α、CXCL-10和CCL-5的水平。

小結
在感染的后期Marchf2能和NF-κB調控因子（NEMO）相互作用，并進一步激活炎癥通路相關因子的表達。敲除Marchf2可以增加小鼠對細菌和病毒感染的抵抗性，并能增強先天免疫應答。這個基因在病毒的感染中發(fā)揮著重要的作用，是不是在新冠藥物的開發(fā)中，也可以作為一個靶點呢？