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新冠病毒突破人体防线的能力,真的太强了

时间: 2020年04月23日 | 作者: Admin | 来源: 学术经纬
一支大规模跨国团队在浩瀚的数据库中“挨个排查”,找到了三类最有可能受新冠病毒直接攻击的细胞类型,还发现了它入侵人体细胞的又一狡猾之处。


  顶尖学术期刊《细胞》昨日以“提前公开”的形式,在线发表了一篇关于新冠病毒的重要论文。一支大规模跨国团队在浩瀚的数据库中“挨个排查”,找到了三类最有可能受新冠病毒直接攻击的细胞类型,还发现了它入侵人体细胞的又一狡猾之处。研究作者们表示,尽快共享这些数据和发现,将有助于集中力量阐明新冠病毒在人体中的作用,“弄清楚为什么有些人更容易被感染,以及怎样才能最好地找到治疗方法”。


 ▲点击文末“阅读原文/Read more”,即可访问该论文的在线版本


  容易被入侵的细胞


  2个月前,学术经纬团队报道了新冠病毒入侵细胞所需要的两大关键——病毒用来结合的ACE2受体,以及协助病毒入侵的TMPRSS2蛋白酶。然而,具体哪些细胞会表达这两类蛋白,却一直没有得到阐明。为了找到这些细胞,在麻省理工学院(MIT)和波士顿儿童医院的科学家们的主导下,来自全球近50家不同机构的研究人员们在过去的2个月里进行了大规模的筛查工作,只求找到最可能感染新冠病毒的那些细胞。


药明康德内容团队制图

药明康德内容团队制图


  研究团队采用“单细胞RNA测序技术”对这个问题进行了解答,这种技术可以知道每一种特定的细胞类型里,有哪些基因会被激活。只要一种细胞同时表达ACE2和TMPRSS2,它被新冠病毒感染的风险就非常高。


  结果显示,人的呼吸道细胞和肠道细胞中,只有不到10%的细胞同时产生ACE2和TMPRSS2。而这些细胞分为3种类型:第一种是鼻腔里的杯状分泌细胞(goblet secretory cells),它们平时的功能是分泌鼻涕;第二类是肺部的Ⅱ型肺泡细胞(type II pneumocytes),负责维持肺泡的功能;第三类细胞则很有意思,它不是来自呼吸道,而是来自消化道,叫做吸收性肠上皮细胞。顾名思义,它位于小肠上,负责营养物质的吸收。


  这一发现对于需要开展细胞实验来筛选药物的各类研究有着重要意义,“许多现有的呼吸道细胞系或许没有包含(新冠病毒会感染的)全部细胞类型,可能会漏掉相关的细胞。”本研究的负责人之一Jose Ordovas-Montanes博士指出:“使用更精确的细胞模型,我们在筛选药物时就可以更加有的放矢,为后续进入小鼠、非人灵长类动物实验提供一个更坚实的基础。”


▲猕猴中采样的结果显示,它们的易感细胞模式与人相似(图片来源:参考资料[1])

猕猴中采样的结果显示,它们的易感细胞模式与人相似(图片来源:参考资料[1])


  干扰素:有益还是有害?


  本来这项工作做到这里,已经很有意义了。但在鉴定出易受感染的细胞类型后,科学家们追问,这些细胞是怎么工作的?


  这导致研究人员们意外发现了一个对治疗新冠病毒疾病可能有着重要意义的现象——在上皮细胞在受到干扰素刺激后,编码ACE2的基因会增强表达!干扰素是人体免疫系统在监测到病毒后分泌的一类细胞因子,通常起着防御病毒的重要作用。然而,干扰素上调ACE2,也就意味着,细胞表面供新冠病毒进入的“门”更多了。


 ▲研究示意图(图片来源:参考资料[1]; Credit: Shalek Lab)

研究示意图(图片来源:参考资料[1]; Credit: Shalek Lab)


  “在各种肺损伤中,ACE2起着重要的保护作用。”Ordovas-Montanes博士解释道,“当ACE2增加,通常是一种保护反应。可是,由于新冠病毒靶向的是ACE2,我们猜测,正常的保护反应被新冠病毒利用了。”


  举个形象一点的例子,目前在临床治疗新冠疾病患者时,医生们也会用到干扰素来对抗病毒感染。但这一发现意味着,这种处理方式可能反而让患者体内表达了更多的ACE2,让更多细胞可能受到新冠病毒的感染。使用干扰素究竟利大于弊还是弊大于利,需要进一步寻求其中的平衡。


  后记


  在论文的摘要最后,科学家们也向我们描述了新冠病毒潜在的狡猾一面:当感染病毒后,我们身体内的干扰素反应可能会驱动大量ACE2的产生。在通常情况下,ACE2有保护肺部的功能。但这些蛋白的存在,反而会被新冠病毒所利用,成为它们入侵更多细胞的跳板。这或许可以解释,为何有些患者在使用了干扰素后,病情反而出现了恶化。


  我们也从这篇论文的研究作者列表中看到,在疫情艰难的时期,仍有许多科学家参与了这项工作,其中不乏来自波士顿地区的研究人员们,而这正是美国新冠疫情相当严重的地区之一。“这是一项令人难以置信的集体努力,不仅在波士顿,也是在和世界各地的合作者分享数据,以便尽快提供相关信息。”另一位共同负责人Alex K。 Shalek博士说,“当所有人团结起来解决一个难题时,取得的成果令人鼓舞。”