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新型冠状病毒会攻击哪些细胞

柏林健康研究所(BIH),柏林慈善大学-以及海德堡大学医院胸科诊所的科学家在非肺癌研究中心(DZL)的主持下进行了研究,他们检查了非病毒样本感染的患者,以确定哪些肺和支气管细胞是新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染的目标。他们发现这种冠状病毒的受体在某些祖细胞中大量表达。这些细胞通常发育成呼吸道细胞,内衬着像毛发一样的毛状突起,将粘液和细菌从肺部清除。科学家现在在EMBO杂志上发表了他们的发现。

海德堡胸部诊所的Roland Eils教授和他的同事最初打算研究为什么从未吸烟的人有时会发生肺癌。他们首先分析了十二名肺癌患者的样本。这些样品来自海德堡肺生物银行,来自肺的癌性部位和周围健康的肺组织。他们还研究了健康患者气道中的细胞,这些细胞是在排除肺癌的支气管镜检查过程中以微创方式收集的。迅速传播的冠状病毒促使研究人员重新审视了这些现有但迄今尚未发表的数据。”

感染需要受体和辅因子

“我们想找出冠状病毒攻击的是哪些特定细胞,”同样在BIH数字健康中心工作的Christian Conrad教授解释说。科学家从BIH校园病毒研究所病毒学研究所所长Christian Drosten教授的研究中得知;Mitte等人认为病毒的刺突蛋白附着在细胞表面的ACE2受体上。此外,病毒需要一种或多种辅助因子才能穿透细胞。但是哪些细胞具有这种受体和辅因子呢?呼吸系统哪个部分的哪些细胞特别容易受到SARS-CoV-2感染?BIH和Charité的Eils及其同事;现在使用单细胞测序技术检查海德堡样品中的细胞。

对60,000个单细胞进行了测序

该研究的主要作者之一索恩·卢卡森(Soeren Lukassen)说:“然后,我们共分析了将近60,000个细胞,以确定它们是否激活了受体和潜在辅因子的基因,因此原则上允许它们被冠状病毒感染。”正在《 EMBO杂志》上发表。“我们只在极少数细胞中发现了ACE2和辅助因子TMPRSS2的基因转录本,而且数量非常少。”卢卡森和他的四位合著者罗伯特·洛伦兹·蔡(Robert Lorenz Chua),蒂莫·特雷夫(Timo Trefzer),尼古拉斯·卡恩(Nicolas C.Kahn)和马克·施耐德(Marc A.Schneider)发现,支气管中的某些祖细胞主要负责产生冠状病毒受体。这些祖细胞通常发育成呼吸道细胞,内衬着像毛发一样的头发状突起,将粘液和细菌从肺部清除。海德堡大学医院胸腔诊所的迈克尔·克劳特教授解释说:“有了了解攻击哪些细胞的知识,我们现在可以开发靶向疗法。”

为什么感染进展如此不同?

这项研究的另一个有趣的发现是,细胞中ACE2受体的密度随年龄增长而增加,男性普遍高于女性。埃尔斯说:“这只是一种趋势,但这可以解释为什么SARS-CoV-2感染的男性多于女性。”但是,他指出,“我们的样本量仍然太小,无法做出结论性的陈述,因此我们需要在更大的患者队列中重复这项研究。”

“这些结果表明,该病毒以高度选择性的方式起作用,并且它依赖某些人类细胞才能传播和复制,” Eils解释说。“我们对病毒与其宿主之间的相互作用了解得越多,我们就越能够制定出有效的对策。”他和其他研究人员接下来将研究19名COVID患者,以确定该病毒是否确实感染了这些细胞。埃尔斯说:“我们想了解为什么某些患者会受到感染,而其他人会导致严重疾病。”“因此,我们还将密切关注被感染组织中的免疫细胞。”

科技公司提供专业知识

戴尔基于英特尔设计的高性能技术解决方案,开发了一种硬件和系统架构,从而减少了对60,000个单电池进行排序所需的处理时间。英特尔德国地区经理汉尼斯·施瓦德勒(Hannes Schwaderer)解释说:“关于冠状病毒,我们有很多未知的地方。这项研究项目和后续步骤需要大量的计算资源。这正是我们的专业知识可以提供帮助的地方。”

BIH正在支持COVID-19研究

柏林卫生研究院(BIH)通过有针对性的计划,正在帮助推进对新型冠状病毒SARS-CoV-2的研究。BIH执行委员会临时主席兼Charité院长Universitätsmedizin教授Axel R. Pries强调:“鉴于SARS-CoV-2病毒对全球构成的威胁,我们作为研究人员有责任封存我们所有的人。具有了解病毒及其感染策略以及COVID-19患者疾病进展的科学知识。只有这样,我们才能更好地识别高危患者并开发新的疗法和疫苗。为此做出的所有贡献都将有所作为。”

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