MIT、哈佛联合团队：新冠病毒会攻击特定类型的细胞，鼻腔和肺部是薄弱点

麻省理工学院（MIT）、哈佛大学的研究团队携手合作，鉴定出了特定类型的细胞——这些细胞似乎是新冠病毒的“靶标”。

利用在不同类型细胞中发现的有关RNA的现有数据，研究人员能够搜索表达两种蛋白的细胞，这些蛋白可以成为“桥梁”帮助新冠病毒进入人体细胞。他们发现肺、鼻腔和肠道中的细胞亚群比其他细胞更能表达这两种蛋白质的RNA。

研究人员希望，他们的研究有助于其他研究人员研发新冠肺炎特效药，或对现有药物进行测试。

辉瑞-劳巴赫职业发展协会化学教授、MIT医学工程与科学研究所（IMES）核心成员Alex K. Shalek表示：“我们的目标是在人类可能的范围内尽快向社区发布信息并共享数据，以便我们可以帮助加快科学和医学界的持续努力。”

这项研究的资深作者，前麻省理工学院博士后Alex K. Shalek和Jose Ordovas-Montanes现在在波士顿儿童医院经营自己的实验室。他们的这个最新研究于4月22日发表在《细胞》（Cell）上，题为“SARS-CoV-2 receptor ACE2 is an interferon-stimulated gene in human airway epithelial cells and is detected in specific cell subsets across tissues”。

挖掘数据

新冠肺炎疫情爆发后不久，科学家发现新冠病毒的“刺突”蛋白与人体细胞上称为血管紧张素转换酶2（ACE2）的受体结合。另一种人类蛋白质——称为TMPRSS2的酶，则有助于激活冠状病毒刺突蛋白，从而使病毒顺利进入宿主细胞。

Ordovas-Montanes表示：“一旦我们意识到这些蛋白质的作用已被生物化学证实，我们便开始寻找那些基因在我们现有数据集中的位置。” “我们有得天独厚的条件，可以开始研究该病毒可能真正靶向的细胞。”

Shalek的实验室以及世界各地的许多其他实验室已对成千上万的人类、非人类灵长类动物和小鼠细胞进行了大规模研究。他们使用单细胞RNA测序技术来确定——哪些基因在一个给定的单元格类型会表达出来。自去年以来，研究人员Sarah Nyquist就与Broad Institute的合作伙伴建立了一个数据库，以将大量这些数据集存储在一个地方，方便研究人员能够研究特定细胞在多种传染病中的潜在作用。

许多数据来自属于“人类细胞图谱”项目（Human Cell Atlas project）的实验室，该实验室的目标是对人体每种细胞类型的基因活性的独特模式进行分类。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。研究人员选择了这些器官进行新冠研究，因为先前的证据表明该病毒可以感染人体每个器官。然后，他们将结果与未受影响器官的细胞类型进行了比较。

“由于拥有如此令人难以置信的信息库，我们能够开始研究可能被感染的靶细胞是什么。” “尽管这些数据集不是专门为研究新冠肺炎设计的，但希望它能使我们在识别一些可能与之相关的事物上能发挥作用。”

在鼻道中，研究人员发现，产生粘液的杯状分泌细胞表达了SARS-CoV-2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主要存在于称为II型肺细胞的细胞中。这些细胞排列在肺泡（气囊）中，负责使它们保持‘开放’状态。

在肠道中，他们发现负责吸收某些营养物质的称为吸收性肠上皮细胞（absorptive enterocytes）的细胞比其他任何肠道细胞类型都更容易表达这两种蛋白质的RNA。

“这项研究可能没有完全揭示受到新冠病毒攻击的细胞类型，但它肯定比该领域以前所描绘的更为精确。”“现在我们可以在一定程度上自信地说，这些受体在这些组织中的特定细胞上表达。”

抵抗感染

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基因的表达似乎与已知被干扰素打开的基因的激活有关，干扰素是机体对病毒感染产生的一种蛋白质。为了进一步探讨这一问题，研究人员进行了新的实验，在这一过程中用干扰素处理了气道内的细胞，他们发现这种治疗确实有效影响了ACE2基因。

干扰素通过干扰病毒复制并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，可以帮助细胞抵抗感染。先前的研究表明，ACE2在帮助肺细胞耐受损伤中发挥作用，但这是ACE2首次被发现与干扰素反应相关。

这一发现表明，冠状病毒可能已经进化到能利用宿主细胞的天然防御能力，“劫持”一些蛋白质以供自己使用的程度。

“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，它们实际上以干扰素刺激的基因为目标进入细胞。从某种意义上说，这是宿主最可靠的反应。”

由于干扰素对病毒感染具有如此众多的有益作用，因此有时可用于治疗诸如乙型肝炎和丙型肝炎等感染。MIT小组的研究结果表明，干扰素在对抗新冠肺炎中的潜在作用可能很复杂。一方面，它可以刺激抵抗感染的基因或帮助细胞抵抗损伤，但另一方面，它可以提供额外的靶标，帮助病毒感染更多的细胞。

Shalek说：“很难就干扰素对这种病毒的作用做出任何广泛结论。我们将开始了解的唯一方法是通过严格控制的临床试验。” “我们试图做的是将信息发布出去，因为人们正在做出如此迅速的临床反应。我们正在努力使他们意识到可能相关的事情。”

Shalek现在希望与合作者合作，对纳入本研究中鉴定出的细胞的组织模型进行分析。此类模型可用于测试现有的抗病毒药物，并预测它们如何影响新冠感染。

MIT团队及其合作者已将本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，这项研究中使用的许多数据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。

该研究由多个组织机构支持，包括：Searle Scholars Program，Beckman Young研究者计划，Pew-Stewart癌症研究学者计划，斯隆化学奖学金，美国国立卫生研究院，Aeras基金会，Bill and Melinda Gates基金会，理查德和苏珊·史密斯家庭基金会，美国国立普通医学研究所，马萨诸塞州立大学麻萨诸塞州临床和转化科学项目试点计划以及卫生部助理国防部长办公室。

参考来源：http://news.mit.edu/2020/researchers-cells-targeted-covid-19-0422

https://www.cell.com/pb-assets/products/coronavirus/CELL_CELL-D-20-00767.pdf

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