2020年6月2日

研究人员在鼻腔、支气管、肺部细胞中绘制了SARS-CoV-2感染图谱

在一项发表在杂志上的重大科学研究中细胞北卡罗来纳大学医学院和北卡罗来纳大学吉林斯全球公共卫生学院的科学家们描述了sars - cov -2(导致covid -19的冠状病毒)在很大程度上感染鼻腔-复制特定细胞类型-并在呼吸道下游细胞(包括肺部)中感染和复制的具体方式。

研究结果表明，病毒倾向于首先牢固地建立在鼻腔但在某些情况下，病毒被吸入肺部，可能导致更严重的疾病，包括可能致命的肺炎。

“如果鼻子是主要的初始部位，那么肺部感染研究的共同资深作者、詹姆斯·c·莫泽杰出医学教授、北卡罗来纳大学医学院马尔西科肺脏研究所所长理查德·鲍彻博士说:“那么广泛使用口罩来保护鼻腔通道，以及任何减少鼻腔病毒的治疗策略，如鼻腔冲洗或抗病毒鼻腔喷雾剂，都可能是有益的。”

这项研究的另一位资深合著者是拉尔夫·巴里克博士，北卡罗来纳大学吉林斯公共卫生学院威廉·r·凯南流行病学杰出教授。

Baric说:“这是一项具有里程碑意义的研究，揭示了对SARS-CoV-2感染后调节疾病进展和严重程度的机制的新的和意想不到的见解。”他还在北卡罗来纳大学医学院担任微生物学教授。“此外，我们还描述了一种新的SARS-CoV-2反向基因平台，使我们能够生产关键指标病毒，支持旨在控制这种可怕疾病的传播和严重程度的国家疫苗工作。”

SARS-CoV-2最初于2019年底在中国爆发，并蔓延到世界各地，感染了近600万人，死亡人数超过35万人。在这些感染和死亡病例中，美国占了近三分之一。

北卡罗来纳大学教堂山分校的研究小组在他们的研究中试图更好地了解关于这种病毒的许多事情，包括它感染气道中的哪些细胞，以及它如何进入肺炎患者的肺部。

在一组实验室实验中，研究人员使用了不同的SARS-CoV-2分离株，以观察它们如何有效地感染来自人类气道不同部位的培养细胞。他们发现了一种显著的连续变化模式，即从鼻腔粘膜细胞中SARS-CoV-2的传染性相对较高，到咽喉和支气管粘膜细胞的传染性较低，再到口腔粘膜细胞的传染性相对较低肺细胞。

科学家们还发现，ace2——病毒用来进入细胞的细胞表面受体——在鼻粘膜细胞上含量更高，而在下气道细胞表面含量更低。这种差异至少可以部分解释为什么上呼吸道的鼻粘膜细胞更容易受到感染。

其他实验集中在TMPRSS2和furin上，这两种蛋白质裂解酶存在于许多人类细胞中。据认为，SARS-CoV-2利用这两种酶重新塑造关键的病毒蛋白质，并进入人类细胞。实验证实，当这些人体酶含量更丰富时，这种特殊的冠状病毒感染细胞并自我复制的能力就会增强。

研究人员发现，这种病毒可以感染被称为上皮细胞的气道内膜细胞，在一定程度上还可以感染帮助将吸入的氧气转移到血液中的非常重要的“肺细胞”。但SARS-CoV-2几乎不会感染其他呼吸道细胞。

有趣的是，病毒没有感染被称为俱乐部细胞的气道内衬细胞，尽管这些细胞同时表达ACE2和TMPRSS2。此外，来自不同人类供体的相同类型的气道上皮细胞，尤其是下气道上皮细胞，对感染的易感性往往存在显著差异。这些发现表明，在气道细胞中有一些未被发现的因素有助于决定个体感染的过程——已知的感染过程从轻度或无症状一直到呼吸衰竭和死亡，差异很大。

研究小组绘制了几名死于COVID-19的人肺部的冠状病毒感染位点，发现这些位点表现出一种斑块状和其他特征，与这些位点起源于气道高处感染的假设一致。

将口腔内容物吸入肺部是导致COVID-19肺炎的一个重要因素，这一假设与严重肺部疾病风险较高的人群(老年人、肥胖者和糖尿病患者)更容易吸入的观察结果一致，尤其是在夜间。

研究小组还发现，先前描述的能够中和2002年最初的SARS冠状病毒和自2012年以来在中东缓慢传播的MERS冠状病毒的个体抗体并不能中和SARS- cov -2。然而,血清5名SARS 2002患者中的2名在培养中显示出低水平但显著的中和SARS- cov -2传染性的能力细胞．这些数据表明，接触过其他冠状病毒的人可能在血液中携带一些其他类型的抗体，至少对SARS-CoV-2提供部分保护。