多项研究表明SARS-CoV-2进入受体存在于各种各样的人类细胞中
来源：本站原创 2020-05-12 22:21
2020年5月12日讯/生物谷BIOON/---当SARS-CoV-2病毒进入人体后，它会借助于它在那里发现的两种蛋白---ACE2和TMPRSS2---进入人细胞。虽然关于肠道细胞和肺细胞的病毒感染有很多讨论，但是科学家们已分析了大量的基因表达数据集，结果显示其他也产生ACE2和TMPRSS2的潜在靶细胞分布在整个身体，包括心脏、膀胱、胰腺肾脏和鼻子。甚至
2020年5月12日讯/生物谷BIOON/---当SARS-CoV-2病毒进入人体后，它会借助于它在那里发现的两种蛋白---ACE2和TMPRSS2---进入人细胞。虽然关于肠道细胞和肺细胞的病毒感染有很多讨论，但是科学家们已分析了大量的基因表达数据集，结果显示其他也产生ACE2和TMPRSS2的潜在靶细胞分布在整个身体，包括心脏、膀胱、胰腺、肾脏和鼻子。甚至在眼睛和大脑中也有一些这样的细胞。相关研究结果于2020年4月21日发表预印本服务器bioRxiv上，论文标题为“Integrated analyses of single-cell atlases reveal age, gender, and smoking status associations with cell type-specific expression of mediators of SARS-CoV-2 viral entry and highlights inflammatory programs in putative target cells”。
这些研究结果表明这样的细胞惊人地大量存在。许多是上皮细胞，即位于器官外表面的细胞。这些新发现进一步证实了作为一种病毒，SARS-CoV-2可以靶向攻击人体许多部位的细胞，而不是仅攻击几种特定器官或呼吸道的某一部分。
瑞士苏黎世大学医院心脏病专家Frank Ruschitzka及其同事们于4月17日在Lancet期刊上独立地发表一篇标题为“Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19”的Letter类型论文，并描述了SARS-CoV-2病毒颗粒如何在血管内皮---在人体多个器官血管内壁中发现的一层薄薄的细胞---中发现。
Ruschitzka说，“这不仅仅是病毒肺炎。这是一种我们以前从未见过的疾病---它不是流感，它攻击全身的血管，它也攻击心脏。”
为了发现携带ACE2和TMPRSS2的细胞的位置，在这篇新的预印本论文中，研究人员求助于人类细胞图谱（Human Cell Atlas），即一个自2016年以来科学家们将人类细胞的数据集中在一起的国际项目。
通过寻找来自人类组织样本中约120万个细胞的单细胞测序记录，这些研究人员能够找出其中哪些细胞同时产生ACE2和TMPRSS2，并注意到它们在体内的位置。该分析使用了16个未发表的肺部细胞和气道细胞数据集和91个已发表的涉及一系列人体器官的数据集。
论文共同作者、哈佛大学研究生、布罗德研究所研究生Christoph Muus解释道，虽然这些数据显示人体内许多部位的细胞都会产生SARS-CoV-2受体，但是不能确定这种病毒能够感染所有这些组织。
他说，“表达这种受体是一个必要条件，但不一定是充分条件。比如，在睾丸中发现了潜在的靶细胞，但是科学家们仍然不知道SARS-CoV-2是否能在该部位感染并复制。”
美国路易斯安那州立大学健康科学中心病毒学家Jeremy Kamil说，这篇预印本论文提供了有关人体的重要细节，这可能有助于科学家们了解SARS-CoV-2如何感染宿主。通过从因COVID-19死亡的患者组织样本中找到病毒蛋白片段，人们也许能够确定哪些器官是真正的感染部位。
他说，“我想说的是，这篇论文给了人们一个路线图，在那里你可能想要查找一下身体，以了解这种病毒的走向。”
这篇预印本论文的一个局限在于，相对而言，关于捐赠组织样本的人的元数据（metadata）相对较少。比如，这些研究人员不知道这些数据中是否有种族偏见，患者是否有预先存在的基础疾病，或者他们是否服用任何药物。所有这些信息都可能会影响到特定细胞中的基因表达。
这些研究人员发现吸烟与ACE2基因在上气道中的表达量更大但在某些肺细胞中的表达量较低有关。还需要进一步的研究来了解这是否会影响吸烟者对COVID-19的易感性。来自中国的研究数据提示着吸烟者患重症COVID-19的几率要高出14倍。
这些研究人员中的一些人近期使用类似的数据在Cell期刊和Nature Medicine期刊上发表了论文。在这些情形下，研究人员将研究重点放在了某些细胞群体上。该Nature Medicine论文考察了可能参与病毒传播的细胞，发现特别地，鼻腔上皮细胞与ACE2和TMPRSS2的表达有关。这些作者报道，这种病毒可能会利用鼻腔内分泌液体的细胞，这可能有助于它在人际间通过飞沫传播，比如说，当有人打喷嚏的时候，就会释放出飞沫。
与此同时，这篇Cell论文还发现，在鼻腔、肠道和肺部细胞中发现了ACE2和TMPRSS2转录本，但研究人员还发现，蛋白干扰素在体外激活了ACE2的表达。人体利用干扰素来对抗感染，因此目前尚不清楚这种蛋白对COVID-19患者是整体益处还是有害。
美国塔夫茨大学分子生物学家Marta Gaglia说，这么多不同的数据来源的使用支持了这篇预印本论文研究结果的有效性。她同意这些研究人员的观点，认为在整个身体不同的地方发现产生ACE2和TMPRSS2的细胞并不能证明这种病毒总是能感染这些细胞。
Gaglia补充道，“我认为现实情况是，大多数问题都来自于肺部。”此外，她说，虽然治疗COVID-19患者的医生可能会检测到多个器官出现问题，但这些问题不一定是由SARS-CoV-2感染直接引起的。比如，有问题的免疫系统反应，可能会损害身体中的某些组织，这可作为病毒感染的间接后果。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Christoph Muus et al. Integrated analyses of single-cell atlases reveal age, gender, and smoking status associations with cell type-specific expression of mediators of SARS-CoV-2 viral entry and highlights inflammatory programs in putative target cells. bioRxiv, 2020, doi:10.1101/2020.04.19.049254.
2.Zsuzsanna Varga et al. Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19. Lancet, 2020, doi:10.1016/S0140-6736(20)30937-5.
3.Liu Wei et al. Analysis of factors associated with disease outcomes in hospitalized patients with 2019 novel coronavirus disease. Chinese Medical Journal, 2020, doi:10.1097/CM9.0000000000000775.
4.Carly G.K.Ziegler et al. SARS-CoV-2 receptor ACE2 is an interferon-stimulated gene in human airway epithelial cells and is detected in specific cell subsets across tissues. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.04.035.
5.Waradon Sungnak et al. SARS-CoV-2 entry factors are highly expressed in nasal epithelial cells together with innate immune genes. Nature Medicine, 2020, doi:10.1038/s41591-020-0868-6.
6.Receptors for SARS-CoV-2 Present in Wide Variety of Human Cells
https://www.the-scientist.com/news-opinion/receptors-for-sars-cov-2-present-in-wide-variety-of-human-cells-67496
图片来自bioRxiv, 2020, doi:10.1101/2020.04.19.049254。
这些研究结果表明这样的细胞惊人地大量存在。许多是上皮细胞，即位于器官外表面的细胞。这些新发现进一步证实了作为一种病毒，SARS-CoV-2可以靶向攻击人体许多部位的细胞，而不是仅攻击几种特定器官或呼吸道的某一部分。
瑞士苏黎世大学医院心脏病专家Frank Ruschitzka及其同事们于4月17日在Lancet期刊上独立地发表一篇标题为“Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19”的Letter类型论文，并描述了SARS-CoV-2病毒颗粒如何在血管内皮---在人体多个器官血管内壁中发现的一层薄薄的细胞---中发现。
Ruschitzka说，“这不仅仅是病毒肺炎。这是一种我们以前从未见过的疾病---它不是流感，它攻击全身的血管，它也攻击心脏。”
为了发现携带ACE2和TMPRSS2的细胞的位置，在这篇新的预印本论文中，研究人员求助于人类细胞图谱（Human Cell Atlas），即一个自2016年以来科学家们将人类细胞的数据集中在一起的国际项目。
通过寻找来自人类组织样本中约120万个细胞的单细胞测序记录，这些研究人员能够找出其中哪些细胞同时产生ACE2和TMPRSS2，并注意到它们在体内的位置。该分析使用了16个未发表的肺部细胞和气道细胞数据集和91个已发表的涉及一系列人体器官的数据集。
论文共同作者、哈佛大学研究生、布罗德研究所研究生Christoph Muus解释道，虽然这些数据显示人体内许多部位的细胞都会产生SARS-CoV-2受体，但是不能确定这种病毒能够感染所有这些组织。
他说，“表达这种受体是一个必要条件，但不一定是充分条件。比如，在睾丸中发现了潜在的靶细胞，但是科学家们仍然不知道SARS-CoV-2是否能在该部位感染并复制。”
美国路易斯安那州立大学健康科学中心病毒学家Jeremy Kamil说，这篇预印本论文提供了有关人体的重要细节，这可能有助于科学家们了解SARS-CoV-2如何感染宿主。通过从因COVID-19死亡的患者组织样本中找到病毒蛋白片段，人们也许能够确定哪些器官是真正的感染部位。
他说，“我想说的是，这篇论文给了人们一个路线图，在那里你可能想要查找一下身体，以了解这种病毒的走向。”
这篇预印本论文的一个局限在于，相对而言，关于捐赠组织样本的人的元数据（metadata）相对较少。比如，这些研究人员不知道这些数据中是否有种族偏见，患者是否有预先存在的基础疾病，或者他们是否服用任何药物。所有这些信息都可能会影响到特定细胞中的基因表达。
这些研究人员发现吸烟与ACE2基因在上气道中的表达量更大但在某些肺细胞中的表达量较低有关。还需要进一步的研究来了解这是否会影响吸烟者对COVID-19的易感性。来自中国的研究数据提示着吸烟者患重症COVID-19的几率要高出14倍。
这些研究人员中的一些人近期使用类似的数据在Cell期刊和Nature Medicine期刊上发表了论文。在这些情形下，研究人员将研究重点放在了某些细胞群体上。该Nature Medicine论文考察了可能参与病毒传播的细胞，发现特别地，鼻腔上皮细胞与ACE2和TMPRSS2的表达有关。这些作者报道，这种病毒可能会利用鼻腔内分泌液体的细胞，这可能有助于它在人际间通过飞沫传播，比如说，当有人打喷嚏的时候，就会释放出飞沫。
与此同时，这篇Cell论文还发现，在鼻腔、肠道和肺部细胞中发现了ACE2和TMPRSS2转录本，但研究人员还发现，蛋白干扰素在体外激活了ACE2的表达。人体利用干扰素来对抗感染，因此目前尚不清楚这种蛋白对COVID-19患者是整体益处还是有害。
美国塔夫茨大学分子生物学家Marta Gaglia说，这么多不同的数据来源的使用支持了这篇预印本论文研究结果的有效性。她同意这些研究人员的观点，认为在整个身体不同的地方发现产生ACE2和TMPRSS2的细胞并不能证明这种病毒总是能感染这些细胞。
Gaglia补充道，“我认为现实情况是，大多数问题都来自于肺部。”此外，她说，虽然治疗COVID-19患者的医生可能会检测到多个器官出现问题，但这些问题不一定是由SARS-CoV-2感染直接引起的。比如，有问题的免疫系统反应，可能会损害身体中的某些组织，这可作为病毒感染的间接后果。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Christoph Muus et al. Integrated analyses of single-cell atlases reveal age, gender, and smoking status associations with cell type-specific expression of mediators of SARS-CoV-2 viral entry and highlights inflammatory programs in putative target cells. bioRxiv, 2020, doi:10.1101/2020.04.19.049254.
2.Zsuzsanna Varga et al. Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19. Lancet, 2020, doi:10.1016/S0140-6736(20)30937-5.
3.Liu Wei et al. Analysis of factors associated with disease outcomes in hospitalized patients with 2019 novel coronavirus disease. Chinese Medical Journal, 2020, doi:10.1097/CM9.0000000000000775.
4.Carly G.K.Ziegler et al. SARS-CoV-2 receptor ACE2 is an interferon-stimulated gene in human airway epithelial cells and is detected in specific cell subsets across tissues. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.04.035.
5.Waradon Sungnak et al. SARS-CoV-2 entry factors are highly expressed in nasal epithelial cells together with innate immune genes. Nature Medicine, 2020, doi:10.1038/s41591-020-0868-6.
6.Receptors for SARS-CoV-2 Present in Wide Variety of Human Cells
https://www.the-scientist.com/news-opinion/receptors-for-sars-cov-2-present-in-wide-variety-of-human-cells-67496
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