當(dāng)SARS-CoV-2病毒進(jìn)入人體后，它會借助于它在那里發(fā)現(xiàn)的兩種蛋白---ACE2和TMPRSS2---進(jìn)入人細(xì)胞。雖然關(guān)于腸道細(xì)胞和肺細(xì)胞的病毒感染有很多討論，但是科學(xué)家們已分析了大量的基因表達(dá)數(shù)據(jù)集，結(jié)果顯示其他也產(chǎn)生ACE2和TMPRSS2的潛在靶細(xì)胞分布在整個身體，包括心臟、膀胱、胰腺、腎臟和鼻子。甚至在眼睛和大腦中也有一些這樣的細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果于2020年4月21日發(fā)表預(yù)印本服務(wù)器bioRxiv上，論文標(biāo)題為“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”。
圖片來自bioRxiv, 2020, doi:10.1101/2020.04.19.049254。
這些研究結(jié)果表明這樣的細(xì)胞驚人地大量存在。許多是上皮細(xì)胞，即位于器官外表面的細(xì)胞。這些新發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實了作為一種病毒，SARS-CoV-2可以靶向攻擊人體許多部位的細(xì)胞，而不是僅攻擊幾種特定器官或呼吸道的某一部分。
瑞士蘇黎世大學(xué)醫(yī)院心臟病專家Frank Ruschitzka及其同事們于4月17日在Lancet期刊上獨立地發(fā)表一篇標(biāo)題為“Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19”的Letter類型論文，并描述了SARS-CoV-2病毒顆粒如何在血管內(nèi)皮---在人體多個器官血管內(nèi)壁中發(fā)現(xiàn)的一層薄薄的細(xì)胞---中發(fā)現(xiàn)。
Ruschitzka說，“這不僅僅是病毒肺炎。這是一種我們以前從未見過的疾病---它不是流感，它攻擊全身的血管，它也攻擊心臟?！?br>
為了發(fā)現(xiàn)攜帶ACE2和TMPRSS2的細(xì)胞的位置，在這篇新的預(yù)印本論文中，研究人員求助于人類細(xì)胞圖譜（Human Cell Atlas），即一個自2016年以來科學(xué)家們將人類細(xì)胞的數(shù)據(jù)集中在一起的國際項目。
通過尋找來自人類組織樣本中約120萬個細(xì)胞的單細(xì)胞測序記錄，這些研究人員能夠找出其中哪些細(xì)胞同時產(chǎn)生ACE2和TMPRSS2，并注意到它們在體內(nèi)的位置。該分析使用了16個未發(fā)表的肺部細(xì)胞和氣道細(xì)胞數(shù)據(jù)集和91個已發(fā)表的涉及一系列人體器官的數(shù)據(jù)集。
論文共同作者、哈佛大學(xué)研究生、布羅德研究所研究生Christoph Muus解釋道，雖然這些數(shù)據(jù)顯示人體內(nèi)許多部位的細(xì)胞都會產(chǎn)生SARS-CoV-2受體，但是不能確定這種病毒能夠感染所有這些組織。
他說，“表達(dá)這種受體是一個必要條件，但不一定是充分條件。比如，在睪丸中發(fā)現(xiàn)了潛在的靶細(xì)胞，但是科學(xué)家們?nèi)匀徊恢繱ARS-CoV-2是否能在該部位感染并復(fù)制?！?br>
美國路易斯安那州立大學(xué)健康科學(xué)中心病毒學(xué)家Jeremy Kamil說，這篇預(yù)印本論文提供了有關(guān)人體的重要細(xì)節(jié)，這可能有助于科學(xué)家們了解SARS-CoV-2如何感染宿主。通過從因COVID-19死亡的患者組織樣本中找到病毒蛋白片段，人們也許能夠確定哪些器官是真正的感染部位。
他說，“我想說的是，這篇論文給了人們一個路線圖，在那里你可能想要查找一下身體，以了解這種病毒的走向?！?br>
這篇預(yù)印本論文的一個局限在于，相對而言，關(guān)于捐贈組織樣本的人的元數(shù)據(jù)（metadata）相對較少。比如，這些研究人員不知道這些數(shù)據(jù)中是否有種族偏見，患者是否有預(yù)先存在的基礎(chǔ)疾病，或者他們是否服用任何藥物。所有這些信息都可能會影響到特定細(xì)胞中的基因表達(dá)。
這些研究人員發(fā)現(xiàn)吸煙與ACE2基因在上氣道中的表達(dá)量更大但在某些肺細(xì)胞中的表達(dá)量較低有關(guān)。還需要進(jìn)一步的研究來了解這是否會影響吸煙者對COVID-19的易感性。來自中國的研究數(shù)據(jù)提示著吸煙者患重癥COVID-19的幾率要高出14倍。
這些研究人員中的一些人近期使用類似的數(shù)據(jù)在Cell期刊和Nature Medicine期刊上發(fā)表了論文。在這些情形下，研究人員將研究重點放在了某些細(xì)胞群體上。該Nature Medicine論文考察了可能參與病毒傳播的細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)特別地，鼻腔上皮細(xì)胞與ACE2和TMPRSS2的表達(dá)有關(guān)。這些作者報道，這種病毒可能會利用鼻腔內(nèi)分泌液體的細(xì)胞，這可能有助于它在人際間通過飛沫傳播，比如說，當(dāng)有人打噴嚏的時候，就會釋放出飛沫。
與此同時，這篇Cell論文還發(fā)現(xiàn)，在鼻腔、腸道和肺部細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了ACE2和TMPRSS2轉(zhuǎn)錄本，但研究人員還發(fā)現(xiàn)，蛋白干擾素在體外激活了ACE2的表達(dá)。人體利用干擾素來對抗感染，因此目前尚不清楚這種蛋白對COVID-19患者是整體益處還是有害。
美國塔夫茨大學(xué)分子生物學(xué)家Marta Gaglia說，這么多不同的數(shù)據(jù)來源的使用支持了這篇預(yù)印本論文研究結(jié)果的有效性。她同意這些研究人員的觀點，認(rèn)為在整個身體不同的地方發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生ACE2和TMPRSS2的細(xì)胞并不能證明這種病毒總是能感染這些細(xì)胞。
Gaglia補(bǔ)充道，“我認(rèn)為現(xiàn)實情況是，大多數(shù)問題都來自于肺部。”此外，她說，雖然治療COVID-19患者的醫(yī)生可能會檢測到多個器官出現(xiàn)問題，但這些問題不一定是由SARS-CoV-2感染直接引起的。比如，有問題的免疫系統(tǒng)反應(yīng)，可能會損害身體中的某些組織，這可作為病毒感染的間接后果。（Bioon.com）
參考資料：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
