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Cell重磅揭秘:感染新冠后,为何有人是轻症,有人是重症?鼻咽拭子RNA单细胞测序提示早期鼻咽上皮干扰素反应是关键

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生物探索 2021-07-28 17:37

本文转载自”科研猫“微信公众号

鼻咽部位是SARS-CoV-2发生感染和免疫反应的“第一战场”。近日,发表在《细胞》杂志上的一项新的研究表明,感染后,鼻咽部位的第一反应,有助于预测和判断患者是否会发生严重的并发症。

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该研究由波士顿麻省理工学院的儿童医院和密西西比大学医学中心合作完成,他们全面绘制了鼻咽SARS COV-2感染图谱。

他们于2020年4-9月从35名患有COVID-19的成年人的鼻拭子中获取了样本,参与者的症状从轻度到危重不等。他们还采集了17名健康对照受试者和6名插管但没有COVID-19的患者的拭子。

新冠病毒最令人费解一方面就是,为什么有些人只是类似流感的轻症,而有些人会发展成为重症威胁生命。很多科研工作者都在寻找早期风险预测的生化标志物。一些研究小组试图从血液中寻找,但都无功而返。作为感染“第一战场”的鼻咽部位,引起了科学家们的更多关注。

为了详细了解鼻咽中发生了什么,研究团队对鼻咽拭子标本的每个细胞中进行单细胞RN测序 (每个病人的拭子平均含有562个细胞。)

通过巨量的RNA数据分析,研究小组获得了很多信息。包括鼻咽中存在哪些细胞,哪些细胞含有来自病毒的RNA(这是感染的迹象),哪些基因表达在细胞免疫应答时发生变化。

在SARS-CoV-2的作用下,鼻咽部的上皮细胞发生了重大变化。细胞类型总体呈现多样化增加。分泌粘液细胞和杯状细胞增多;广泛存在于气道的成熟纤毛细胞明显减少;同时未成熟纤毛细胞增多(代偿性)。

在多种细胞类型中发现了新冠病毒的RNA,包括不成熟的纤毛细胞和分泌细胞、杯状细胞和鳞状细胞的特定亚型。与对照组相比,受感染的细胞有更多的基因被激活,这些基因参与了对感染的有效反应。

通过比较不同严重程度的COVID-19疾病患者的鼻咽拭子,他们得出了关键的发现:

在轻度或中度COVID-19患者中,上皮细胞表现出与抗病毒反应相关的基因的激活增加,特别是由I型干扰素刺激的基因,这是一个非常早期的警报,可以召集更广泛的免疫系统。

在出现严重COVID-19的患者中,需要机械通气,抗病毒反应明显减弱。特别是,尽管含有大量的病毒,他们的上皮细胞对干扰素的反应很弱。同时,他们的拭子增加了巨噬细胞和其他免疫细胞的数量,从而促进炎症反应。

研究中发现,每个COVID-19重症患者的上皮细胞,早期的干扰素反应都比较迟钝,并且永远无法变强。

因而,研究团队认为,在适当的时间使用适量的干扰素可能是对付SARS-CoV-2和其他病毒的关键。

下一步,研究人员计划研究是什么导致鼻咽的干扰素反应减弱,有证据表明,新的SARS-CoV-2变种也可能发生这种反应。他们还将探索增强早期COVID-19感染患者的干扰素应答的可能性,鼻喷雾剂或滴鼻剂可能会有效。

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