Cell：重症COVID-19的特点为骨髓细胞遭受异常调节
来源：本站原创 2020-08-07 15:35
2020年8月7日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自德国柏林夏里特医学院、波恩大学、德国神经退行性疾病中心(DZNE)、亥姆霍兹感染研究中心（HZI）和德国感染研究中心（DZIF）等研究机构的研究人员发现与人们普遍认为的情况相反，COVID-19的严重病程不仅会导致强烈的免疫反应，而且免疫反应会处于一个持续的激活和抑制循环中。相关研究结果于2
2020年8月7日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自德国柏林夏里特医学院、波恩大学、德国神经退行性疾病中心(DZNE)、亥姆霍兹感染研究中心（HZI）和德国感染研究中心（DZIF）等研究机构的研究人员发现与人们普遍认为的情况相反，COVID-19的严重病程不仅会导致强烈的免疫反应，而且免疫反应会处于一个持续的激活和抑制循环中。相关研究结果于2020年8月5日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Severe COVID-19 is marked by a dysregulated myeloid cell compartment”。
大多数感染了新型冠状病毒SARS-CoV-2的患者表现出轻微症状，甚至没有症状。然而，10%至20%的患者在COVID-19病程中会出现肺炎，其中一些患者会出现危及生命的后果。论文通讯作者、波恩大学教授、德国神经退行性疾病中心研究小组负责人Joachim Schultze说，"对于这些严重病程的原因，我们仍然不是很了解。在那些受影响的人中测得的高炎症水平实际上表明了一种强烈的免疫反应。然而，临床发现表明免疫反应是并不是有效的。这存在着矛盾。”论文共同作者、柏林夏里特医学院感染性疾病与呼吸医学科医疗部感染免疫学教授解释道，“因此，我们假设免疫细胞大量产生，但它们的功能是有缺陷的。为此，我们分析了患上不同严重程度的COVID-19的患者的血液。”
高精度的方法
这项研究是在一个全国性联盟---德国新冠肺炎组学倡议（German COVID-19 OMICS Initiative）---的框架内进行的，这意味着对数据的分析和解释分布在各个研究团队和地点。Schultze积极参与了这个研究项目的协调工作。血液样本来自德国柏林和波恩共53名患有COVID-19的男性和女性，根据世界卫生组织的分类，他们的病程被划分为轻度或重度。来自其他病毒性呼吸道感染患者以及健康人的血液样本作为重要对照。
这项研究涉及单细胞组学技术。单细胞组学技术是现代实验室方法的总称，用于确定单个细胞水平下的基因活性和蛋白数量，因此具有非常高的分辨率。利用这些数据，这些研究人员描述了在血液中循环的免疫细胞--所谓的白细胞---的特性。论文共同作者、HZI个体化感染医学中心的Yang Li教授解释说，“将生物信息学方法应用于这个非常广泛的每个细胞的基因活动数据集，允许我们能够全面了解白细胞的活性。”论文共同作者、柏林夏里特医学院医学免疫学研究所教授Birgit Sawitzki补充道，“将测序与检测免疫细胞表面的重要蛋白相结合，允许我们能够解读COVID-19患者免疫系统的变化。”
“不成熟”的细胞
人类免疫系统由大量的细胞和其他相互作用的防御机制组成。在这项新的研究中，这些研究人员着重关注所谓的骨髓细胞（myeloid cell），其中包括中性粒细胞和单核细胞。它们是处于免疫反应链最前端的免疫细胞，这意味着它们在很早的阶段就被动员起来抵御感染。它们还影响着抗体和其他有助于提高免疫力的细胞在后期的形成。这就使骨髓细胞占据了关键地位。
论文共同作者、亥姆霍兹RNA感染研究所研究小组负责人Antoine-Emmanuel Saliba解释说，“通过所谓的中性粒细胞和单核细胞，我们发现这些免疫细胞已被激活，即在轻度病程的情况下，它们做好准备让患者抵御COVID-19。它们也可经编程后激活免疫系统的其余部分。这最终导致对这种病毒的有效免疫反应。”
但在COVID-19的重症病例中，情况就不同了，Sawitzki解释说，“在这种情形下，中性粒细胞和单核细胞只被部分激活，它们不能正常发挥作用。我们发现相当多的不成熟细胞，它们对免疫反应有相当大的抑制作用。”Sander补充道，“ 这种现象也可在其他严重感染中观察到，尽管原因尚不清楚。许多迹象表明，在COVID-19的严重病程中，免疫系统自身存在障碍。这可能导致对这种冠状病毒的免疫反应不足，同时肺部组织出现严重炎症。”
新的治疗方法？
论文共同作者、波恩大学生命与医学科学研究所的Anna Aschenbrenner说，“我们的数据表明，在COVID-19的重症病例中，应该考虑的策略不应局限于其他病毒性疾病。”Aschenbrenner员表示，在病毒感染的情况下，人们其实并不想抑制免疫系统。论文共同作者、波恩大学医院的Jacob Nattermann进一步解释道，“然而，如果像我们的研究显示的那样，有太多功能失调的免疫细胞，那么人们非常希望抑制或重编程这些细胞。作用于免疫系统的药物可能会有帮助。但这是一种微妙的平衡行为。毕竟，这不是一个完全关闭免疫系统的问题，而是只关闭那些可以说是自我减慢的细胞。在这种情况下，这些是不成熟的细胞。可能我们可以从癌症研究中学习，那里有开发靶向这些细胞的疗法的经验。”
全国性的团队努力
鉴于参与人员众多，Schultze强调了这个研究联盟内部的合作。“据我们所知，这项研究是迄今为止基于单细胞数据对COVID-19免疫反应最全面的研究之一。对两个独立患者队列的平行分析是我们研究的优势之一。我们使用不同的方法分析了来自两个不同地点的患者队列，因此能够直接验证我们的研究结果。只有当研究数据公开共享，合作建立在信任的基础上，这才有可能。这一点极为重要，尤其是在当前的危机形势下。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Jonas Schulte-Schrepping et al. Severe COVID-19 is marked by a dysregulated myeloid cell compartment. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.08.001.
2.COVID-19: Immune system gone astray
https://medicalxpress.com/news/2020-08-covid-immune-astray.html
图片来源NIAID。
大多数感染了新型冠状病毒SARS-CoV-2的患者表现出轻微症状，甚至没有症状。然而，10%至20%的患者在COVID-19病程中会出现肺炎，其中一些患者会出现危及生命的后果。论文通讯作者、波恩大学教授、德国神经退行性疾病中心研究小组负责人Joachim Schultze说，"对于这些严重病程的原因，我们仍然不是很了解。在那些受影响的人中测得的高炎症水平实际上表明了一种强烈的免疫反应。然而，临床发现表明免疫反应是并不是有效的。这存在着矛盾。”论文共同作者、柏林夏里特医学院感染性疾病与呼吸医学科医疗部感染免疫学教授解释道，“因此，我们假设免疫细胞大量产生，但它们的功能是有缺陷的。为此，我们分析了患上不同严重程度的COVID-19的患者的血液。”
高精度的方法
这项研究是在一个全国性联盟---德国新冠肺炎组学倡议（German COVID-19 OMICS Initiative）---的框架内进行的，这意味着对数据的分析和解释分布在各个研究团队和地点。Schultze积极参与了这个研究项目的协调工作。血液样本来自德国柏林和波恩共53名患有COVID-19的男性和女性，根据世界卫生组织的分类，他们的病程被划分为轻度或重度。来自其他病毒性呼吸道感染患者以及健康人的血液样本作为重要对照。
这项研究涉及单细胞组学技术。单细胞组学技术是现代实验室方法的总称，用于确定单个细胞水平下的基因活性和蛋白数量，因此具有非常高的分辨率。利用这些数据，这些研究人员描述了在血液中循环的免疫细胞--所谓的白细胞---的特性。论文共同作者、HZI个体化感染医学中心的Yang Li教授解释说，“将生物信息学方法应用于这个非常广泛的每个细胞的基因活动数据集，允许我们能够全面了解白细胞的活性。”论文共同作者、柏林夏里特医学院医学免疫学研究所教授Birgit Sawitzki补充道，“将测序与检测免疫细胞表面的重要蛋白相结合，允许我们能够解读COVID-19患者免疫系统的变化。”
“不成熟”的细胞
人类免疫系统由大量的细胞和其他相互作用的防御机制组成。在这项新的研究中，这些研究人员着重关注所谓的骨髓细胞（myeloid cell），其中包括中性粒细胞和单核细胞。它们是处于免疫反应链最前端的免疫细胞，这意味着它们在很早的阶段就被动员起来抵御感染。它们还影响着抗体和其他有助于提高免疫力的细胞在后期的形成。这就使骨髓细胞占据了关键地位。
论文共同作者、亥姆霍兹RNA感染研究所研究小组负责人Antoine-Emmanuel Saliba解释说，“通过所谓的中性粒细胞和单核细胞，我们发现这些免疫细胞已被激活，即在轻度病程的情况下，它们做好准备让患者抵御COVID-19。它们也可经编程后激活免疫系统的其余部分。这最终导致对这种病毒的有效免疫反应。”
但在COVID-19的重症病例中，情况就不同了，Sawitzki解释说，“在这种情形下，中性粒细胞和单核细胞只被部分激活，它们不能正常发挥作用。我们发现相当多的不成熟细胞，它们对免疫反应有相当大的抑制作用。”Sander补充道，“ 这种现象也可在其他严重感染中观察到，尽管原因尚不清楚。许多迹象表明，在COVID-19的严重病程中，免疫系统自身存在障碍。这可能导致对这种冠状病毒的免疫反应不足，同时肺部组织出现严重炎症。”
新的治疗方法？
论文共同作者、波恩大学生命与医学科学研究所的Anna Aschenbrenner说，“我们的数据表明，在COVID-19的重症病例中，应该考虑的策略不应局限于其他病毒性疾病。”Aschenbrenner员表示，在病毒感染的情况下，人们其实并不想抑制免疫系统。论文共同作者、波恩大学医院的Jacob Nattermann进一步解释道，“然而，如果像我们的研究显示的那样，有太多功能失调的免疫细胞，那么人们非常希望抑制或重编程这些细胞。作用于免疫系统的药物可能会有帮助。但这是一种微妙的平衡行为。毕竟，这不是一个完全关闭免疫系统的问题，而是只关闭那些可以说是自我减慢的细胞。在这种情况下，这些是不成熟的细胞。可能我们可以从癌症研究中学习，那里有开发靶向这些细胞的疗法的经验。”
全国性的团队努力
鉴于参与人员众多，Schultze强调了这个研究联盟内部的合作。“据我们所知，这项研究是迄今为止基于单细胞数据对COVID-19免疫反应最全面的研究之一。对两个独立患者队列的平行分析是我们研究的优势之一。我们使用不同的方法分析了来自两个不同地点的患者队列，因此能够直接验证我们的研究结果。只有当研究数据公开共享，合作建立在信任的基础上，这才有可能。这一点极为重要，尤其是在当前的危机形势下。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Jonas Schulte-Schrepping et al. Severe COVID-19 is marked by a dysregulated myeloid cell compartment. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.08.001.
2.COVID-19: Immune system gone astray
https://medicalxpress.com/news/2020-08-covid-immune-astray.html
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