禍從鼻入!新冠病毒通過關鍵鼻細胞侵入人體

禍從鼻入!新冠病毒通過關鍵鼻細胞侵入人體!
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鼻部的2種特殊細胞類型可能是COVID-19冠狀病毒的最初感染點??茖W家們發現,鼻部的杯狀細胞和纖毛細胞中含有大量的SARS-CoV-2病毒用來進入我們細胞的蛋白。

作為人類細胞圖譜(HCA)"肺生物網絡"的一部分,來自威康·桑格研究所、格羅寧根大學醫學中心和法國國家科學院等的研究人員及其合作者,對這些細胞的鑒定可能有助于解釋COVID-19的高傳播率。

近日發表在Nature Medicine雜志上的這篇文章是"肺生物網絡"發表的第一篇文章,它是正在進行的利用人類細胞圖譜數據來了解感染和疾病的國際努力的一部分。進一步表明,眼睛和其他器官中的細胞也含有病毒入侵蛋白。該研究還預測了其他免疫系統基因如何調控一種關鍵的蛋白,并揭示了減少傳播的治療發展的潛在目標。


圖片來源:Nature Medicine

新型冠狀病毒病--COVID-19影響肺部和呼吸道。病人的癥狀可能類似流感,包括發燒、咳嗽和喉嚨痛,而有些人可能沒有癥狀,但仍然有傳染性。

在最嚴重的情況下,這種病毒會導致肺炎,最終導致死亡。這種病毒被認為是通過感染者咳嗽或打噴嚏時產生的飛沫傳播的,而且似乎很容易在受感染地區傳播。

世界各地的科學家正試圖準確地了解病毒是如何傳播的,以幫助預防傳播和開發疫苗。雖然已知導致COVID-19疾病的病毒,即SARS-CoV-2,與2003年SARS流行的相關冠狀病毒使用類似的機制來感染我們的細胞,但涉及到鼻子的細胞類型在此之前還沒有被確定。

為了發現哪些細胞可能參與了COVID-19的傳播,研究人員分析了來自20多個未受感染人群的不同組織的多個人類細胞圖譜(HCA)的單細胞RNA測序數據集。這些細胞包括來自肺、鼻腔、眼睛、腸道、心臟、腎臟和肝臟的細胞。研究人員尋找哪一個細胞同時表達了COVID-19病毒用來感染細胞的兩種關鍵進入蛋白。

來自威康·桑格研究所的Waradon Sungnak博士是這篇論文的第一作者,他說:"我們發現,能夠激活SARS-CoV-2進入的TMPRSS2蛋白酶和受體蛋白ACE2和在不同器官的細胞中都有表達,包括鼻子內壁的細胞。鼻粘膜產生的杯狀細胞和纖毛細胞中這兩種COVID-19病毒相關蛋白的含量都是氣道中所有細胞中最高的,使得這些細胞成為病毒最可能的初始感染途徑。"

來自荷蘭格羅寧根大學醫學中心的Martijn Nawijn博士代表HCA肺部生物網絡說:"這是第一次發現鼻子里的這些特殊細胞與COVID-19有關。雖然有許多因素有助于病毒的傳播,但我們的發現與目前所見的病毒的快速感染率是一致的。這些細胞在鼻子內部表面的位置使它們很容易被病毒感染,也可能有助于傳播給其他人。"

這2種關鍵的進入蛋白ACE2和TMPRSS2也在眼角膜和腸內壁的細胞中發現,,表明另一種可能的感染途徑是通過眼睛和淚腺,也顯示了糞便-口腔傳播的可能性。

當細胞受損或對抗感染時,各種免疫基因被激活。研究表明,鼻細胞中ACE2受體的產生可能與其他免疫基因同時啟動。

這項工作是作為全球人類細胞圖譜聯盟的一部分進行的,該聯盟旨在創建所有人類細胞的參考圖譜,以了解健康和疾病。來自70個國家的1600多人參與了HCA研究,全世界的科學家都可以公開獲得這些數據。


圖片來源:Nature Medicine

Sarah Teichmann博士是來自威康·桑格研究所的資深作者,也是HCA組織委員會的聯合主席,她說:"當我們建立人類細胞圖譜時,它已經被用來了解COVID-19,并識別哪些細胞對最初的感染和傳播至關重要,這些信息可以用來更好地了解冠狀病毒是如何傳播的,了解哪些確切的細胞類型對病毒傳播很重要,這也為開發減少病毒傳播的潛在治療方法提供了基礎。"

全球HCA肺生物網絡將繼續分析數據,以便進一步了解COVID-19中可能涉及的細胞和靶點,并將其與患者特征聯系起來。

威康·桑格的主任Jeremy Farrar教授說:"通過精確定位每一種細胞類型的確切特征,人類細胞圖譜正幫助科學家以一種全新的方式診斷、監測和治療包括COVID-19在內的疾病。世界各地的研究人員正以前所未有的速度努力加深我們對COVID-19的理解,而這項新研究證明了這一點??鐕绾献骱凸_分享研究對迅速開發有效的診斷、治療和疫苗至關重要,這樣可以確保沒有一個國家掉隊。"

參考資料:
【1】Key nose cells identified as likely COVID-19 virus entry points
【2】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


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