揭秘SARS-CoV-2在人类机体中引发感染的热点组织区域!

2020年9月23日 15:24:55 来源: 生物谷
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  近日,一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为“A single-cell RNA expression map of human coronavirus entry factors”的研究报告中,来自康奈尔大学等机构的科学家们通过研究揭示了SARS-CoV-2在人类机体中感染的热点区域;SARS-CoV-2的感染会影响机体多个器官的健康,文章中,研究人员对引发感染具有重要意义的细胞因素进行了研究,他们分析了多种人类组织中28个特定基因的活性,相关研究结果或有望帮助绘制出整个人体潜在疾病相关因素的图谱。

  研究者Vikas Bansal表示,SARS-CoV-2感染的并不仅仅是呼吸系统,其还可能会影响机体其它多个器官,即使病毒首先感染的是机体呼吸系统,其也能够预测下一步会感染哪些机体组织,这或许有望帮助开发新型靶向性疗法,研究者的目的是分析到底是什么机制使得不同的器官容易受到感染,文章中,研究者观察了不同的机体组织来分析细胞机器中的哪些组分可能与感染有关,同时也阐明了哪些细胞类型更易于受到感染。

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图片来源:NIAID

  研究者首先确定了28个人类基因,其分别是细胞因子,能够促进病毒进入到人类细胞或对感染非常重要,除了细胞表面的受体外,这些因素还包括病原体在细胞内大量繁殖所需要的蛋白质等,重要的是,研究人员所发现的因子还包括阻断病原体渗透入细胞的酶类,即所谓的限制因子,总而言之,这28个所分析的细胞特性被称之为SARS-CoV-2和冠状病毒相关的受体和因子,即SCARFs。

  众所诸知,SARS-CoV-2会利用人类细胞表面的ACE2受体来入侵细胞,因此,科学家们对这种受体及其与之相关的其它因素给与了过多的关注,其或许是开发新型疗法的潜在起点,然而,相关的冠状病毒已知会使用广泛的可能性来感染细胞,而且有研究证据表明,这或许也适用于SARS-CoV-2,因此,研究人员将分析范围扩大到了细胞因子中,这些因子对于SARS-CoV-2的感染非常重要。

  那么这到底是否真的如此呢?研究者指出,后期他们还希望进行更深入的研究来识别潜在的候选物质,利用来自科学数据库的相关信息,研究人员分析了来自多个人类组织细胞中大约40万个基因的活性,这些组织包括鼻粘膜、肺脏、肠道、肾脏、心脏、大脑和生殖器官等,研究人员在单细胞水平并利用复杂的生物信息学方法进行分析;这就使得他们能够研究SCARFs能在哪些细胞中进行表达,以及在给定的组织内表达这些因子的细胞比例到底是多少,研究者所得到的研究结果会受到限制,因为在感染过程中,基因的表达模式会发生改变,而且这些活性区县并不会反应诸如细胞受体等蛋白质的丰度,然而,表达模式却是很好的指标。

  与SARS-CoV-2能攻击宿主机体呼吸道这一事实相一致的是,表达模式的确能识别鼻粘膜作为一个战场,相应地,鼻粘膜中的细胞也包含能促进感染的因子,比如ACE2受体和抑制病毒进入的因子(比如IFITM3和LY6E),IFITM3是一种能抑制其它冠状病毒穿越细胞膜的蛋白质,其同样可能适用于SARS-CoV-2,而LY6E能作为一种防御机制,由此看来,病毒与鼻粘膜之间的接触或许也会引发一场拉锯战,问题是谁最终会成为赢家,研究结果表明,人类鼻粘膜组织中进入因子的表达水平会随着年龄的增长而发生改变,这或许是老年人更易于被SARS-CoV-2感染的原因之一。

  基于当前研究,肠道、肾脏、睾丸和胎盘或许都是SARS-CoV-2在机体引发感染的潜在热点,也就是说,这些区域似乎具有与携带TMRRSS2的ACE2显著共表达的特点,而TMRRSS2是一种与ACE2结合促进病毒进入宿主细胞的特殊酶类,此外,研究人员还识别出了一系列的细胞因子,其能作为ACE2的替代物,或许有助于促进SARS-CoV-2进入肺部、心脏和中枢神经系统。SARS-CoV-2能诱发神经系统疾病,尽管研究者尚未在神经元中检测到病毒,但神经系统还包括诸如星形胶质细胞和周皮细胞等其它细胞,这些细胞参与了血脑屏障的调节,而血脑屏障是大脑和血液之间的界面,基于当前研究,这些细胞很容易受到感染,这或需也涉及到了一种称之为BSG的受体,因此,本文研究结果或为后期科学家们深入理解冠状病毒感染人类宿主的机体提供新的线索和研究依据。

  参考资料:

  【1】Manvendra Singh,Vikas Bansal,Cédric Feschotte. A single-cell RNA expression map of human coronavirus entry factors, Cell Reports (2020). DOI:10.1016/j.celrep.2020.108175

  【2】'Hotspots' of a SARS-CoV-2 infection in the human body

  by German Center for Neurodegenerative Diseases


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