新冠病毒引起的呼吸道疾病癥狀是比較明顯的，但感染患者中也有不少案例出現(xiàn)了一些與神經(jīng)相關(guān)聯(lián)的癥狀，包括頭痛、嗅覺(jué)喪失、老年癡呆、意識(shí)混亂、癲癇和腦病。
在一項(xiàng)對(duì)武漢214例住院新冠患者的研究中，據(jù)研究人員們統(tǒng)計(jì)——新冠的神經(jīng)學(xué)表征甚至占了全部癥狀的36.4%，而且多見(jiàn)于嚴(yán)重感染患者(45.5%)。
同樣，法國(guó)的一項(xiàng)研究還顯示住院新冠患者的神經(jīng)學(xué)表征甚至占到了在84.5%(49/58)。重要的是，德國(guó)最近的一項(xiàng)研究表明，在致死性COVID-19病例中，有36.4%(8/22)的腦活檢可檢測(cè)到新冠RNA，這突出了人腦中病毒感染的巨大可能性。
不過(guò)，此前還沒(méi)有直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明新冠病毒感染了人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)。
而最新的針對(duì)武漢214例住院新冠患者的研究則證明，新冠病毒可以神經(jīng)元關(guān)聯(lián)的細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)感染和復(fù)制。該研究由中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、香港大學(xué)等多單位合作，題為“SARS-CoV-2 infects human neural progenitor cells and brain organoids”。該研究證明了SARS-CoV-2可以直接感染誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）衍生的人神經(jīng)祖細(xì)胞（hNPC），神經(jīng)球和腦類器官。
在實(shí)驗(yàn)中，研究人員們發(fā)現(xiàn)新冠病毒可以感染和損傷倉(cāng)鼠的嗅覺(jué)感覺(jué)神經(jīng)元。此外，介導(dǎo)新冠病毒進(jìn)入人體的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (ACE2)，也被檢測(cè)到廣泛存在于大腦之中，并高度集中在許多部位——包括黑質(zhì)、顳中回和后扣帶皮層。這些發(fā)現(xiàn)表明人類大腦可能是SARS-CoV-2肺外感染的一大攻擊靶標(biāo)。
研究人員評(píng)估了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)來(lái)源的人神經(jīng)祖細(xì)胞(hNPCs)、神經(jīng)球和腦器官樣體中SARS-CoV-2的感染。他們首先評(píng)估了ACE2和關(guān)鍵冠狀病毒進(jìn)入相關(guān)蛋白酶在hNPCs中的表達(dá)。數(shù)據(jù)顯示，在hNPCs中很容易檢測(cè)到ACE2、TMPRSS2、cathepsin L和furin(補(bǔ)充信息，圖S1)。
然后他們又用10多重感染(MOI)的SARS-CoV-2和SARS-CoV作為對(duì)照，挑戰(zhàn)ipsc來(lái)源的hNPCs。在感染后0、24和48小時(shí)分別收集上清，用于病毒復(fù)制評(píng)估。有趣的是，數(shù)據(jù)表明，SARS-CoV-2可以在hNPCs中復(fù)制，而SARS-CoV并未出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象。
此外，他們定量了感染SARS-CoV-2的hNPCs的細(xì)胞活力。重要的是，SARS-CoV-2感染顯著降低了模擬感染的hNPCs在72 hpi和120 hpi時(shí)的存活率，分別為4.7% (P>
圖1：SARS-CoV-2感染hNPCs、神經(jīng)球和腦類器官。
與感染的hNPCs中SARS-CoV-2誘導(dǎo)的大量細(xì)胞毒性相比，在感染的hNPCs中，SARS-CoV-2感染并沒(méi)有顯著上調(diào)干擾素，也沒(méi)有大幅促進(jìn)炎癥。接下來(lái)，研究人員用SARS-CoV-2對(duì)3D神經(jīng)球進(jìn)行試驗(yàn)觀察，并從感染的神經(jīng)球中收集上清樣本，分別為0、24、48和72 hpi，用于病毒復(fù)制評(píng)估。
研究人員們發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2 RNA依賴的RNA聚合酶(RdRp)拷貝數(shù)以時(shí)間依賴的方式顯著增加(圖1b，左)。此外，根據(jù)斑塊測(cè)定，從感染的神經(jīng)球中釋放出大量的感染性病毒顆粒(圖1b，右)。同時(shí)，對(duì)感染SARS-CoV-2的神經(jīng)球進(jìn)行冷凍和免疫染色以評(píng)估病毒抗原。重要的是，SARS-CoV-2核衣殼(N)蛋白很容易在感染的神經(jīng)球中檢測(cè)到，但在模擬感染的神經(jīng)球中未檢測(cè)到陽(yáng)性信號(hào)(圖1c)。此外，電子顯微鏡在雙膜結(jié)構(gòu)的空泡中檢測(cè)到廣泛的病毒顆粒，這可能代表了病毒顆粒形成的位置(圖1d)。這些發(fā)現(xiàn)表明，神經(jīng)球允許SARS-CoV-2感染和支持生產(chǎn)性的活性病毒復(fù)制。
再之后一步，他們研究了SARS-CoV-2是否可以感染人腦的3D類器官。他們使用了先前描述的協(xié)議生成了ipsc派生的人腦器官。35天大的腦器官樣體顯示自組織的內(nèi)部形態(tài)，具有充滿液體的腦室樣結(jié)構(gòu)，類似于發(fā)育中的大腦皮層(圖1e)。采用冷凍和免疫染色法測(cè)定35日齡腦器官樣體中神經(jīng)元標(biāo)記物的表達(dá)和分布。分別通過(guò)TUJ1、PAX6和NESTIN染色鑒定泛神經(jīng)元、早期前腦和hNPCs標(biāo)記物。TUJ1染色識(shí)別了含有早期神經(jīng)元的原始皮層板(圖1e)，而PAX6染色則代表了大腦皮層的放射狀膠質(zhì)細(xì)胞(圖1e)。此外，NESTIN染色在腦器官樣體中識(shí)別出活躍的增殖npc(圖1e)?？偟膩?lái)說(shuō)，這些結(jié)果表明端腦的發(fā)育和大腦神經(jīng)發(fā)生可以被我們的類器官系統(tǒng)模擬。
為了調(diào)查腦器官樣體是否對(duì)SARS-CoV-2感染開(kāi)放，人類ipsc來(lái)源的35天腦器官樣體受到SARS-CoV-2的挑戰(zhàn)。重要的是，在72 hpi的感染樣本中檢測(cè)到廣泛的SARS-CoV-2抗原(圖1f)，表明SARS-CoV-2直接感染了腦器官樣體。免疫熒光染色和共聚焦顯微鏡顯示，SARS-CoV-2-N信號(hào)在周?chē)鷧^(qū)域(圖1f，箭頭)和更深的腦器官樣體區(qū)域(圖1f，白色箭頭)。此外，在強(qiáng)烈感染SARS-CoV-2的區(qū)域很容易檢測(cè)到細(xì)胞融合(圖1f，黃色箭頭)。模擬感染的腦器官樣體中未檢測(cè)到SARS-CoV-2-N信號(hào)(圖1f)。接下來(lái)，我們分析了來(lái)自感染腦器官樣體的上清樣本，以評(píng)估SARS-CoV-2病毒顆粒的釋放。
結(jié)果顯示，SARS-CoV-2 RdRp基因拷貝數(shù)以時(shí)間依賴的方式增加，并顯示：子代病毒顆粒從感染的腦器官樣體中釋放出來(lái)(圖1g，左)。
具體來(lái)說(shuō)，在72 hpi處檢測(cè)到大約3.2×106個(gè)SARS-CoV-2 RdRp基因拷貝數(shù)，比0 hpi處高9倍(P>
綜上結(jié)果表明，ipsc來(lái)源的hNPCs可被SARS-CoV-2感染，而非SARS-CoV感染。在感染SARS-CoV-2的神經(jīng)球和腦類器官中檢測(cè)到廣泛的病毒蛋白表達(dá)和感染性病毒顆粒，提示SARS-CoV-2可有效感染人腦。重要的是，SARS-CoV-2感染的3D人腦器官樣體定位于TUJ1和nestin陽(yáng)性細(xì)胞，提示SARS-CoV-2可以直接靶向皮層神經(jīng)元和NPCs。神經(jīng)球模型代表了神經(jīng)發(fā)生的早期特征，而大腦器官模型展示了人類皮層發(fā)育的特征，概括了人類大腦的發(fā)育和生理安排。SARS-CoV-2可有效感染人腦類器官，這一發(fā)現(xiàn)突出表明，病毒可能直接參與COVID-19患者的神經(jīng)癥狀。這些結(jié)果對(duì)嗅覺(jué)喪失(嗅覺(jué)喪失)和味覺(jué)喪失(嗅覺(jué)喪失)的病理性癥狀以及COVID-19的其他神經(jīng)學(xué)表現(xiàn)(包括癲癇、腦病、腦炎、格林-巴利綜合征和米勒-費(fèi)希爾綜合征)提供了見(jiàn)解。在這篇稿件的提交過(guò)程中，兩個(gè)獨(dú)立的研究同樣提示了人腦類器的易感性。
然而，在這些研究中沒(méi)有評(píng)估神經(jīng)元祖細(xì)胞對(duì)SARS-CoV-2的“開(kāi)放”程度。而最新試驗(yàn)證明，SARS-CoV-2也可以靶向神經(jīng)元祖細(xì)胞群。在這方面，由于這些神經(jīng)祖細(xì)胞可能被SARS-CoV-2感染，嗅覺(jué)功能和其他神經(jīng)表現(xiàn)的恢復(fù)可能是不完全和晚期的。重要的是，2015年再次出現(xiàn)的寨卡病毒也被公認(rèn)為針對(duì)人類大腦的神經(jīng)祖細(xì)胞，導(dǎo)致胎兒小頭畸形和嚴(yán)重發(fā)育缺陷，以及成人的其他神經(jīng)異常。SARS-CoV-2感染對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的慢性或長(zhǎng)期后果應(yīng)密切監(jiān)測(cè)。
編譯/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組
https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-8588693/Some-COVID-19-survivors-suffer-psychiatric-disorders-Italian-study-says.html
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