由于新病例的迅速增加，2019年冠状病毒病（COVID-19）很快引起了全球关注，病原体被鉴定为SARS-CoV-2。截至目前（5月7日），据约翰·霍普金斯大学发布的实时统计数据，全球累计新冠肺炎确诊病例超过385万例，死亡人数达26万。这些数字每天都会更新，而且预计还会进一步增加。当前，缺乏有关人宿主如何与包括SARS-CoV-2病毒在内的病毒相互作用的数据，限制了有效的治疗干预。
2020年5月7日，深圳市第三人民医院张政，以色列魏茨曼科学研究所Ido Amit及法国巴斯德研究所Benno Schwikowski共同通讯在Cell在线发表题为”Host-viral infection maps reveal signatures of severe COVID-19 patients“的研究论文，该研究介绍了一种称为Viral-Track的新计算工具，该工具旨在使用直接映射策略系统地扫描生理病毒感染的scRNA-seq数据中的病毒RNA。Viral-Track可将scRNAseq数据全面映射到已知病毒基因组的大型数据库中，从而提供与病毒感染相关的细胞类型的精确注释。与”旁观者“细胞相比，将这些数据与宿主转录组整合在一起可以实现病毒感染的转录分类和差异分析。
使用一种新的统计方法来区分感染细胞和”旁观者“细胞之间的差异基因，就能恢复病毒诱导的程序并揭示病毒复制所需的关键宿主因子。正如该研究在几种体内感染小鼠模型以及人类乙型肝炎病毒（HBV）感染样本中所证明的那样，Viral-Track能够以高精度和高灵敏度注释病毒程序。通过对重症COVID-19患者的支气管肺泡灌洗（BAL）样本上应用Viral-Track方法，研究人员揭示了SARS-CoV-2的感染情况及其与宿主组织的相互作用。该研究分析显示，SARS CoV-2病毒对重症患者的免疫系统具有巨大影响，与轻症相比，发现SARS-CoV-2主要感染上皮和巨噬细胞亚群。此外，Viral-Track在其中一名重症患者中检测到人间肺炎病毒的意外合并感染。这项研究将Viral-Track建立为剖析病毒感染机制的广泛适用工具，包括鉴定病毒诱发的病理学所涉及的细胞和分子特征。
由于新病例的迅速增加，2019年冠状病毒病（COVID-19）很快引起了全球关注。新型冠状病毒感染被认为是从动物传播的，病原体被鉴定为SARS-CoV-2。到2020年1月，怀疑最初受感染的患者是通过人与人之间的传播感染了该病毒。自2020年1月以来，该病毒已迅速传播到中国大部分地区和其他国家。
由于新病例的迅速增加，2019年冠状病毒病（COVID-19）很快引起了全球关注，病原体被鉴定为SARS-CoV-2。截至目前（5月7日），据约翰·霍普金斯大学发布的实时统计数据，全球累计新冠肺炎确诊病例超过385万例，死亡人数达26万。这些数字每天都会更新，而且预计还会进一步增加。
单细胞RNA测序（scRNA-seq）是一项新兴技术，已广泛用于研究多种复杂疾病，包括癌症，神经退行性疾病，自身免疫和代谢性疾病，提供了新的见解，并揭示了新的治疗目标和策略。
在传染病方面，scRNA-seq研究已开始鉴定与各种病原体相互作用的潜在细胞和途径。在对病原体的免疫反应期间，数量非常有限的抗原阳性或感染细胞会启动并调节宿主的免疫反应，而大多数组织反应是通过细胞因子传播的，例如I型IFN信号传递给”旁观者“未感染的细胞。因此，开发新的分析工具以识别稀有感染细胞至关重要，以便更好地了解这些病理基础的复杂宿主病毒相互作用。多年来，已经开发了多种实验工具来跟踪体内被病毒感染的细胞，表征感染细胞的细胞状态并将它们与”旁观者“区分开。这些包括荧光标记的病原体或表达荧光蛋白的病原体以及报告基因小鼠。但是，在人类临床样品的情况下，这些工具有限，使得病原体感染的细胞和病毒库细胞类型难以检测。
病毒利用其宿主细胞首先表达病毒基因，优化细胞环境，然后完全激活病毒复制程序。由于scRNA-seq技术依赖于聚腺苷酸化RNA的分离和扩增，因此，理论上，当前的scRNA-seq方法可以检测到这些病毒RNA，因此可以在单细胞分辨率下准确鉴定真正感染的细胞及其独特特性。虽然这种方法已经用于体外研究和体内感染模型，但尚未开发出通用的计算框架来研究检测病毒并分析临床样本中的宿主病毒图谱。
在这里，研究人员介绍了一种称为Viral-Track的新计算工具，该工具旨在使用直接映射策略系统地扫描生理病毒感染的scRNA-seq数据中的病毒RNA。Viral-Track可将scRNAseq数据全面映射到已知病毒基因组的大型数据库中，从而提供与病毒感染相关的细胞类型的精确注释。与”旁观者“细胞相比，将这些数据与宿主转录组整合在一起可以实现病毒感染的转录分类和差异分析。
使用一种新的统计方法来区分感染细胞和”旁观者“细胞之间的差异基因，就能恢复病毒诱导的程序并揭示病毒复制所需的关键宿主因子。正如该研究在几种体内感染小鼠模型以及人类乙型肝炎病毒（HBV）感染样本中所证明的那样，Viral-Track能够以高精度和高灵敏度注释病毒程序。
通过对重症COVID-19患者的支气管肺泡灌洗（BAL）样本上应用Viral-Track方法，研究人员揭示了SARS-CoV-2的感染情况及其与宿主组织的相互作用。该研究分析显示，SARS CoV-2病毒对重症患者的免疫系统具有巨大影响，与轻症相比，发现SARS-CoV-2主要感染上皮和巨噬细胞亚群。此外，Viral-Track在其中一名重症患者中检测到人间肺炎病毒的意外合并感染。这项研究将Viral-Track建立为剖析病毒感染机制的广泛适用工具，包括鉴定病毒诱发的病理学所涉及的细胞和分子特征。
参考消息：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30568-7