广告
科学新闻
来自研究机构

研究人员发现了可能被COVID-19病毒靶向的细胞

研究发现,肺部、鼻腔和肠道中的特定细胞更容易受到感染

日期:
2020年4月22日
来源:
麻省理工学院
简介:
研究人员已经确定了一些特定类型的细胞,这些细胞似乎是导致Covid-19大流行的SARS-Cov-2冠状病毒的目标。
分享:
广告

完整的故事

麻省理工学院的研究人员;MGH、麻省理工学院和哈佛大学的拉根研究所;以及麻省理工学院和哈佛大学的布罗德研究所;来自世界各地的同事们已经确定了一些特定类型的细胞,这些细胞似乎是导致Covid-19大流行的冠状病毒的目标。

利用在不同类型细胞中发现的RNA的现有数据,研究人员能够寻找表达两种帮助SARS-CoV-2病毒进入人体细胞的蛋白质的细胞。他们发现肺、鼻腔和肠道中的细胞亚群比其他细胞更多地表达这两种蛋白质的RNA。

研究人员希望他们的发现将有助于指导科学家开发新的药物治疗方法或测试现有药物,这些药物可以重新用于治疗Covid-19。

“我们的目标是将信息传达给社区,并在人类力所能及的情况下尽快共享数据,这样我们就可以帮助加快科学界和医学界正在进行的努力。”辉瑞-劳巴赫职业发展化学副教授、麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)的核心成员、科赫综合癌症研究所的校外成员、拉贡研究所的副成员、布罗德研究所的成员亚历克斯·k·沙雷克说。

Shalek和Jose Ordovas-Montanes是这项研究的资深作者,他曾是麻省理工学院的博士后,现在在波士顿儿童医院经营着自己的实验室细胞.该论文的主要作者是麻省理工学院的研究生卡莉·齐格勒、塞缪尔·阿隆和萨拉·奈奎斯特;以及南非德班非洲卫生研究所的研究员Ian Mbano。

挖掘数据

在SARS-CoV-2爆发后不久,科学家们发现病毒“刺突”蛋白与人类细胞上的一种受体结合,这种受体被称为血管紧张素转换酶2 (ACE2)。另一种人类蛋白质,一种名为TMPRSS2的酶,有助于激活冠状病毒刺突蛋白,使其能够进入细胞。结合和激活使病毒进入宿主细胞。

“当我们意识到这些蛋白质的作用已经被生化证实时,我们就开始寻找这些基因在我们现有数据集中的位置,”Ordovas-Montanes说。“我们确实处于一个很好的位置,可以开始研究这种病毒可能真正针对的细胞。”

Shalek的实验室和世界上许多其他实验室已经对成千上万的人类、非人类灵长类动物和小鼠细胞进行了大规模的研究,他们使用单细胞RNA测序技术来确定在给定的细胞类型中哪些基因被激活。自去年以来,奈奎斯特一直在与布罗德研究所的合作伙伴建立一个数据库,将这些数据集的大量集合存储在一个地方,使研究人员能够研究特定细胞在各种传染病中的潜在作用。

大部分数据来自人类细胞图谱项目的实验室,该项目的目标是为人体每一种细胞类型的基因活动的独特模式编目。麻省理工学院团队用于这项研究的数据集包括来自肺部、鼻腔和肠道的数百种细胞类型。研究人员选择这些器官进行新冠肺炎研究,是因为之前的证据表明,病毒可以感染每一个器官。然后他们将结果与未受影响器官的细胞类型进行比较。

“因为我们有这个令人难以置信的信息库,我们能够开始研究什么可能是感染的目标细胞,”Shalek说。“尽管这些数据集不是专门为研究Covid而设计的,但它希望能让我们在确定一些可能与之相关的事情上有一个快速的开始。”

研究人员发现,在鼻腔通道中,产生粘液的杯状分泌细胞表达了SARS-CoV-2用来感染细胞的两种蛋白质的rna。在肺部,他们发现这些蛋白质的rna主要存在于II型肺细胞中。这些细胞排列在肺的肺泡(气囊)上,并负责保持肺泡的开放。

他们发现,在肠道中,负责吸收某些营养物质的吸收性肠细胞比其他类型的肠道细胞更能表达这两种蛋白质的rna。

奥尔多瓦斯-蒙塔内斯说:“这可能不是故事的全部,但它确实描绘了一幅比以前更精确的画面。”“现在我们可以有一定程度的信心说,这些受体是在这些组织中的这些特定细胞上表达的。”

对抗感染

在他们的数据中,研究人员还发现了一个令人惊讶的现象——ACE2基因的表达似乎与干扰素激活的基因有关,干扰素是人体对病毒感染作出反应时产生的一种蛋白质。为了进一步探索这一点,研究人员进行了新的实验,他们用干扰素治疗气道细胞,他们发现这种治疗确实开启了ACE2基因。

干扰素通过干扰病毒复制和帮助激活免疫细胞来帮助抵抗感染。它还开启了一组独特的基因,帮助细胞抵抗感染。先前的研究表明,ACE2在帮助肺细胞耐受损伤方面发挥作用,但这是ACE2首次与干扰素反应联系起来。

这一发现表明,冠状病毒可能已经进化到可以利用宿主细胞的天然防御能力,劫持一些蛋白质供自己使用。

“这不是唯一的例子,”Ordovas-Montanes说。“还有其他冠状病毒和其他病毒的例子,它们实际上是以干扰素刺激的基因为目标,作为进入细胞的方式。在某种程度上,这是宿主最可靠的反应。”

由于干扰素对病毒感染有如此多的有益作用,它有时被用于治疗乙型肝炎和丙型肝炎等感染。麻省理工学院团队的研究结果表明,干扰素在对抗Covid-19中的潜在作用可能很复杂。一方面,它可以刺激抵抗感染或帮助细胞存活的基因,但另一方面,它可能提供额外的目标,帮助病毒感染更多的细胞。

“很难对干扰素对抗这种病毒的作用做出任何广泛的结论。我们开始理解这一点的唯一途径是通过精心控制的临床试验,”Shalek说。“我们正在努力做的是把信息发布出去,因为人们正在做出如此多的快速临床反应。我们正试图让他们意识到可能相关的事情。”

Shalek现在希望与合作者合作,绘制包含本研究中发现的细胞的组织模型。这些模型可用于测试现有的抗病毒药物,并预测它们如何影响SARS-CoV-2感染。

麻省理工学院的团队和他们的合作者已经将他们在这项研究中使用的所有数据提供给其他想要使用它的实验室。Shalek说,这项研究中使用的大部分数据都是与世界各地的研究人员合作产生的,他们非常愿意分享这些数据。

他说:“科学界提供了大量令人难以置信的信息,许多不同的方面都有兴趣以任何可能的方式为抗击Covid的斗争做出贡献。”“看到来自世界各地的大量实验室聚集在一起,试图合作解决这个问题,真是令人难以置信。”

该研究由塞尔学者计划、贝克曼青年研究者计划、皮尤-斯图尔特癌症研究学者计划、斯隆化学奖学金、美国国立卫生研究院、埃拉斯基金会、比尔和梅林达·盖茨基金会、理查德和苏珊·史密斯家族基金会、美国国家普通医学科学研究所、马萨诸塞大学临床和转化科学中心试点项目、以及负责卫生事务的助理国防部长办公室

广告

故事来源:

材料所提供的麻省理工学院.安妮·特拉弗顿(Anne Trafton)原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 齐格勒等人。SARS-CoV-2受体ACE2是人气道上皮细胞中的干扰素刺激基因,并在组织中的特定细胞亚群中检测到细胞2020年4月22日;DOI:10.1016 / j.cell.2020.04.035

引用此页

麻省理工学院。“研究人员发现了可能被COVID-19病毒靶向的细胞:研究发现,肺部、鼻腔和肠道中的特定细胞更容易受到感染。”《科学日报》。《科学日报》,2020年4月22日。< www.koonmotors.com/releases/2020/04/200422132556.htm >。
麻省理工学院。(2020年4月22日)。研究人员确定了可能被COVID-19病毒靶向的细胞:研究发现,肺部、鼻腔和肠道中的特定细胞更容易受到感染。《科学日报》.2023年6月18日检索自www.koonmotors.com/releases/2020/04/200422132556.htm
麻省理工学院。“研究人员发现了可能被COVID-19病毒靶向的细胞:研究发现,肺部、鼻腔和肠道中的特定细胞更容易受到感染。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2020/04/200422132556.htm(2023年6月18日访问)。

探索更多的
从科学日报

有关的故事

广告