01.31 亞裔男性更易感新冠病毒!同濟大學通過單細胞測序研究證實

來源:Bioworld(ID: ibioworld)


ScienceAsia導讀:通過單細胞測序,同濟大學研究證實,武漢新冠病毒更易感染亞裔,尤其是亞裔男性。另外,柳葉刀最新文章也揭示了新冠病毒男性更易感原因何在。


截至1月30日15時30分,國家衛生健康委收到累計報告確診病例7766例,累計疑似病例12139例。

哪類人最容易感染新型冠狀病毒?

近日,同濟大學附屬東方醫院的左為團隊在 bioRxiv 上在線發表了一篇題為:Single-cell RNA expression profiling of ACE2,the putative receptor of Wuhan 2019-nCoV 的論文。

該研究通過單細胞測序RNA-Seq技術發現:武漢新冠病毒(2019-nCoV)的受體ACE2在亞洲男性肺泡細胞中高表達!

換句話說,僅從病毒受體方面分析,亞裔人群可能更容易感染武漢新冠病毒,尤其是亞裔男性。


亞裔男性更易感新冠病毒!同濟大學通過單細胞測序研究證實


亞裔男性更易感新冠病毒!同濟大學通過單細胞測序研究證實

論文鏈接:https://doi.org/10.1101/2020.01.26.919985

2019年12月,武漢華南海鮮市場爆發不明原因肺炎,經過病原體分離診斷及二代測序分析,該不明原因肺炎是由一種新型冠狀病毒(2019-nCoV)引起的。

值得注意的是,2019-nCoV與SARS-CoV具有較高同源性,後續研究也證實兩種病毒通過相同的受體入侵人體——血管緊張素轉換酶2 (ACE2)。

目前的統計數據表明2019-nCoV感染患者大多為亞裔男性,雖然這與病毒爆發的地區密切相關,但是2019-nCoV的受體ACE2作為一種基因的表達產物,是否在不同性別以及不同族裔人群中存在表達差異性,從而影響2019-nCoV乃至類似冠狀病毒的易感性呢?在本研究中,研究人員通過單細胞RNA-Seq技術證實這一猜想。

亞裔男性更易感新冠病毒!同濟大學通過單細胞測序研究證實

圖為2019-nCoV的S-蛋白與人ACE2結合的預測模型

2019-nCoV的嚴重感染可導致急性呼吸窘迫綜合徵(ARDS)和敗血症,最終導致患者死亡。先前的研究表明,2019-nCoV與人呼吸道接觸後,病毒的刺突蛋白(spike protein)便與敏感細胞的表面受體ACE2結合,後者介導病毒進入靶細胞以進一步複製。儘管2019-nCoV與ACE2的結合強度弱於SARS-CoV,但仍遠高於病毒感染所需的閾值。

受體的表達和分佈決定了病毒感染的途徑,而感染的途徑對於理解發病機理和設計治療策略具有重要意義。

有研究表明ACE2主要在Ⅰ型和Ⅱ型肺泡上皮細胞(AT1和AT2)中表達。因此,研究者對在線數據庫中的8名正常的肺移植捐獻者的肺組織進行了單細胞RNA測序技術(scRNA-Seq)。他們分析了43134個細胞,並進行了聚類分析,又針對每個個體,基於標記基因而劃分為8-11個不同的細胞簇。

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緊接著,研究者分析了ACE2在每個個體中的細胞類型特異性表達模式。對於所有供體,ACE2在所有人肺細胞中的表達率為0.64%,大多數ACE2表達細胞(平均83%)是AT2細胞(平均1.4±0.4%的AT2細胞表達ACE2)。其他表達ACE2的細胞類型包括AT1細胞、氣道上皮細胞、成纖維細胞、內皮細胞和巨噬細胞。然而,它們表達ACE2的細胞比率較低,且在個體間存在差異。

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為了進一步瞭解表達ACE2的AT2特殊細胞群,研究者進行了基因本體富集分析,通過與不表達ACE2的AT2細胞進行比較,從而研究哪些生物學過程與該細胞群體有關。

令人驚訝的是,多個病毒過程相關的生物學過程與之存在聯繫,包括“病毒過程的正向調節”(P值=0.001)、“病毒生命週期”(P值=0.005)、“病毒組裝”(P值=0.03)以及“病毒基因組複製的正調節”(P值=0.04)。在ACE2表達的AT2中高度表達的病毒過程相關基因包括:SLC1A5、 CXADR和CAV2等34個基因。因此,2019-nCov似乎已經極其巧妙地進化到劫持AT2這一細胞群體,以便其複製和傳播。

研究者進一步探究了供體特徵及其ACE2的表達模式的關聯性,但未檢測到ACE2表達細胞數與捐獻者年齡或吸菸狀況之間的關聯。

然而值得注意的是,2名男性供者的ACE2表達細胞比例高於其他6名女性供者(1.66% vs. 0.41%)。此外,ACE2在男性供者中的分佈也比女性更廣泛:男性肺中至少有5種不同類型的細胞表達ACE2受體,而女性肺中僅有2~4種。這一結果與疫情調查結果高度一致,調查顯示,確診的2019-nCov感染患者大多為男性。

研究人員還注意到,唯一的亞洲供體(男性)的ACE2表達細胞比率遠高於白人和非裔美國人的供體(2.50% vs. 0.47% of all cells)。這也許可以解釋為什麼2019-nCoV大流行以及SARS-CoV大流行都集中在亞洲地區。


亞裔男性更易感新冠病毒!同濟大學通過單細胞測序研究證實

總而言之,該研究通過單細胞RNA測序技術以單細胞分辨率報道了ACE2在人肺中的RNA表達譜,並經過統計分析表明ACE2受體與性別和族裔相關。

這客觀解釋了當前2019-nCoV男性感染患者較多的臨床統計數據,同時也解釋了2019-nCoV在亞洲地區大流行的生物學原因。值得一提的是,該研究分析的樣品過少,仍有待進一步研究確認。

另外,1月29日發表於國際醫學期刊柳葉刀的一篇回顧性研究文章表明,在1月1日至20期間武漢金銀潭醫院收治的99名新型冠狀病毒感染者中,男性多於女性,這一點與SARS和MERS病毒相同。

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文章認為,女性的病毒易感性略低可能是因為X染色體和性腺激素的保護,這二者在先天性和適應性免疫中起著重要作用。

論文題為《中國武漢2019新型冠狀病毒肺炎99個病例的流行病學特徵和臨床表現:描述性研究》,通訊作者為武漢金銀潭醫院張麗教授、上海瑞金醫院張欣欣教授。

疫疾無情,人間有情。武漢肺炎疫情形勢嚴峻,在全國範圍內,不僅僅是醫護工作者在前線戰鬥,廣大的科研工作者也在爭分奪秒地對2019-nCoV進行研究,希望儘快從根本上了解這一病毒並尋找戰勝它的方法。


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