撰文 | 章台柳
据报道，世界多个地区新出现和再次出现的人畜共患疾病的发病率正在增加，新出现的传染病爆发对人类健康构成威胁，例如2003年出现的严重畸形呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV）。2019年12月，新型冠状病毒（SARS-CoV-2）跨越物种屏障感染人类，并在人与人之间有限传播，导致全球新冠肺炎爆发。这种病毒引起的COVID-19具有流感样症状，引发从轻微疾病到严重的肺损伤和多器官衰竭，最终导致死亡。世卫组织已宣布，COVID-19是一种全球大流行性的公共卫生紧急事件。SARS-CoV-2的流行不仅给公共卫生带来巨大负担，而且对社会和全球经济产生了显著影响。
SARS-CoV-2与SARS-CoV有诸多相似之处。系统发育分析显示SARS-CoV-2属于β冠状病毒属B系。SARS-CoV-2的受体结合域（RBD）与SARS-CoV的相似，提示可能存在共同的宿主细胞受体。ACE2被鉴定为SARS-CoV的功能性受体，过表达人源ACE2导致小鼠感染SARS-CoV的病情更严重【1】，将SARS-CoV的spike蛋白注入小鼠体内可降低ACE2的表达水平，加重肺损伤【2】。因此，
ACE2既是SARS-CoV进入细胞的受体，又能保护肺免受损伤。Cryo-EM结构显示SARS-CoV-2的spike蛋白直接结合到ACE2，且两者的结合亲和力更高。细胞培养时加入可溶性ACE2-Ig或非特异性蛋白酶抑制剂——camostat mesylate能抑制携带SARS-CoV-2 spike蛋白的假病毒感染，且高剂量的camostat mesylate（100ug/ml）能部分抑制SARS-CoV-2生长【3】。那么可溶性ACE2是否能够抑制SARS-CoV-2感染？近日，来自西班牙的Nuria Montserrat、瑞典的Ali Mirazimi和澳大利亚的Josef Penning团队在Cell上以pre-proof形式发表了文章Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2，报道了临床级人源重组可溶性ACE2（hrsACE2）能够显著降低SARS-CoV-2的生长，并揭示出人血管类器官和肾脏类器官易受SARS-CoV-2感染，而hrsACE2能在感染早期显著抑制感染的发生。
研究团队首先从瑞典一名确诊为COVID-19的患者鼻咽样本中分离出SARS-CoV-2病毒，并在Vero E6细胞中培养。电子显微镜显示SARS-CoV-2分离物呈现冠状形状，系统发育分析表明该病毒属于clad A3病毒。考虑到ACE2是SARS-CoV-2的受体，且hrsACE2已经经历过临床I期和II期测试，所以临床级hrsACE2是否能干扰SARS-CoV-2感染？向Vero-E6细胞培养液中同时加入SARS-CoV-2病毒和hrsACE2，1 h后去除hrsACE2和SARS-CoV-2，感染发生15 h后检测细胞内病毒滴度。结果显示hrsACE2显著抑制SARS-CoV-2感染，且抑制效果与病毒浓度和hrsACE2剂量有关。然而，鼠源重组可溶性ACE2（mrsACE2）不能抑制感染。Vero-E6细胞培养液加入hrsACE2或mrsACE2与SARS-CoV-2共培养15 h，发现hrsACE2能显著减少病毒感染，而mrsACE2没有效果，且hrsACE2和mrsACE2对细胞没有毒性。这些结果表明hrsACE2在体外显著减少SARS-CoV-2感染。
SARS-CoV-2感染的主要部位是肺部，进而传播到其他组织如肾脏和肠道。疾病发展过程中产生病毒血症，该病毒大小为80-100nm，这表明SARS-CoV-2必须先感染血管，然后在感染局部组织。为了验证这个假说，研究人员从诱导多能干细胞构建人毛细血管类器官，并利用SARS-CoV-2进行感染。SARS-CoV-2暴露的3到6天，血管类器官中病毒RNA增加，SARS-CoV-2进行活跃性复制。上清液能够有效感染Vero E6细胞，即感染的毛细血管类器官产生子代病毒。添加hrsACE2显著减少人血管类器官的病毒感染，且没有毒性副作用。
肾小管中ACE2高表达，且尿液中检测到SARS-CoV-2病毒，那么SARS-CoV-2能否直接感染人肾小管细胞？研究人员从人胚胎干细胞中构建了具有肾小管样细胞的肾类器官，且肾类器官中ACE2的表达模式与肾组织类似。SARS-CoV-2能够在肾类器官中复制，上清液高效感染Vero E6细胞，添加hrsACE2显著减少SARS-CoV-2的感染。
总之，文章证明临床级可溶性人ACE2有效抑制SARS-CoV-2在Vero E6、人血管类器官和人肾脏类器官的感染，或将有助于控制SARS-CoV-2感染。但研究具有局限性。研究聚焦于感染早期，无法预测hrsACE2对病情后期的作用；肺是COVID-19的主要靶点器官，文章缺乏对肺类器官的研究；肾素-血管紧张素系统（RAS）是一个易受外部过程调控的复杂信号网络，而研究系统没有考虑RAS过程。
Nature背靠背｜王新泉/张林琦、李放分别发表新冠病毒与人ACE2受体复合物结构https://www.toutiao.com/i6810205600287293964/
bioRxiv | 人源类器官证实SARS-CoV-2感染和损伤胆管组织https://www.toutiao.com/i6805374229043741195/
原文链接：https://www.cell.com/pb-assets/products/coronavirus/CELL_CELL-D-20-00739.pdf
参考文献
1. Yang, X.H., Deng, W., Tong, Z., Liu, Y.X., Zhang, L.F., Zhu, H., Gao, H., Huang, L., Liu, Y.L., Ma, C.M., et al. (2007). Mice transgenic for human angiotensin-converting enzyme 2 provide a model for SARS coronavirus infection. Comp Med 57, 450-459.2. Imai, Y., Kuba, K., Rao, S., Huan, Y., Guo, F., Guan, B., Yang, P., Sarao, R., Wada, T., Leong-Poi, H., et al. (2005). Angiotensin-converting enzyme 2 protects from severe acute lung failure. Nature 436, 112- 116.3. Hoffmann, M., Kleine-Weber, H., Schroeder, S., Kruger, N., Herrler, T., Erichsen, S., Schiergens, T.S., Herrler, G., Wu, N.H., Nitsche, A., et al. (2020). SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor.Cell.
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