细胞被病毒“突破”真相:科学家怀疑第一反应细胞被利用

一项新的研究表明,被称为SARS-CoV-2的新型冠状病毒可能利用了人体自身对我们的部分免疫反应。

众所周知,这种新型冠状病毒利用一个叫做ACE2受体的钥匙孔来“解锁”细胞并进入细胞内,在那里复制并造成严重破坏。现在,研究人员发现,编码ACE2受体的基因可能受到干扰素的刺激,干扰素是人体抵抗病毒的主要屏障之一。当外来病原体入侵时,干扰素就像是“第一反应者”;免疫系统释放这些蛋白质,以提醒其他细胞体内有病原体。

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但当干扰素急于提醒身体注意冠状病毒时,它们实际上是在刺激增加ACE2受体表达的基因,这可能导致更多ACE2的产生,并使SARS-CoV-2感染更多的细胞。

什么是ACE2?

波士顿儿童医院胃肠科的首席研究员、研究共同高级研究员何塞·奥多瓦斯·蒙塔内斯说,ACE2不仅仅是病毒的一个入口,它在正常肺功能和循环系统中起着关键作用。

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同时也是哈佛医学院儿科助理教授的奥多瓦斯·蒙塔内斯说,正常情况下,ACE2受体会对可能导致高血压的回路起到刹车作用。这种受体也有助于阻止血管渗漏。而且在这种情况下,一种病毒以ACE2为主要进入细胞的途径,同时可以使其正常功能丧失,通过瞄准ACE2,SARS-CoV-2“可以同时利用我们自身的抗病毒防御和组织保护反应,不过,如果是这样的话,还需要做更多的研究。

这一发现是重要的,因为干扰素正在作为一种可能的治疗新冠状病毒的试验。然而,目前还不清楚干扰素治疗是否会帮助或伤害患者。在一些病人身上,由于时间或剂量的关系,干扰素可以控制病毒,而在另一些病人身上,干扰素会促进更多的感染。我们希望更好地了解平衡点在哪里,以及如何在不产生更多病毒感染目标细胞的情况下,保持有效的抗病毒反应。

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研究人员在抗击SARS-CoV-2方面取得了一些进展。奥多瓦斯·蒙塔内斯和研究联合高级研究员、辉瑞公司洛巴赫职业发展副教授亚历克斯·沙勒克(Alex Shalek)已经在研究COVID-19撞击世界时呼吸系统和肠道中不同类型的细胞。他们先前收集了有关人类、其他灵长类动物和老鼠的数据。他们已经做好了充分的准备,可以确定哪些细胞可能是人类鼻、肺和肠道样本中病毒感染的主要目标。

早期的研究表明,SARS-CoV-2在一种叫做TMPRSS2的酶的帮助下与ACE2受体结合在细胞上,这种酶将病毒的尖峰蛋白切片,激活它,让病毒进入细胞。如果没有这种细胞上的对接和激活,病毒就无法有效地进入细胞。因此这两个因素几乎是病毒攻击细胞必不可少的突破口。

那么问题来了:呼吸道和肠道中的哪些细胞同时表达ACE2和TMPRSS2?

为了进行研究,研究小组使用了一种称为单细胞RNA测序的技术,这种技术将每个细胞看作一个个体,而不是“平均”的细胞混合物。这项实验表明,只有不到10%的人呼吸道和肠道细胞同时产生ACE2和tmprs2。这些细胞可分为三类:鼻中的杯状细胞,在上呼吸道制造黏液;II型肺细胞,为肺中的氧交换提供支持;回肠吸收性肠细胞,一种排列在肠内并有助于营养吸收的细胞。

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另一个对非人灵长类细胞的实验也显示了类似的结果。奥多瓦斯·蒙塔内斯说:“这三个都是组织功能所必需的,我们现在正通过人类细胞图谱社区与博德研究所和世界各地的团体合作,以了解COVID-19样本中的真正病毒目标。”

干扰素连接

在鉴定了这些细胞后,研究人员意识到这三种细胞类型都有一些共同点:在这些细胞中有一种基因被干扰素打开的反复模式。研究小组想知道这些基因中是否有ACE2的基因,这可能导致细胞上更多的受体,但是目前在以前的数据中找不到任何证据支持这一观点。

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随后科学家继续进行研究,令人惊讶的是,研究小组发现,在人类气道的原代上皮细胞中,干扰素确实以剂量依赖的方式导致更多的ACE2基因表达。也就是说,当你加入更多的干扰素,你会得到更多的ACE2表达。然而,基因表达的增加并不总是意味着蛋白质(即受体)的产生,并且这是另一项研究的实验。

现在,研究小组想探索SARS-CoV-2在感染细胞中的作用。他们计划对儿童和成人的组织样本进行研究,以便弄清楚病毒对待年轻人以及成人受病毒的影响差异。



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