COVID-19新成果，有望抑制重症患者的过度免疫反应

　　

全球的新冠肺炎疫情仍在蔓延，多地在重启经济后出现病例反弹。根据美国约翰•霍普金斯大学的实时统计数据，截至北京时间6月30日，全球新冠确诊病例已超1026万。虽然大多数患者的症状轻微或无症状，但少数患者会出现严重的症状，甚至病危。

德国研究人员近日对一些COVID-19患者的鼻咽和支气管样本进行了单细胞RNA测序。通过比较患者和健康对照的样本，他们发现COVID-19患者中的ACE2表达增加，这是新冠病毒进入细胞所用的受体。此外，与中度症状的患者相比，重症患者的上皮细胞与免疫细胞之间的相互作用更强。

这项成果于上周五发表在《Nature Biotechnology》杂志上。柏林洪堡大学的资深作者Roland Eils及其同事在论文中写道：“我们的数据表明，CCR1和/或CCR5信号通路的药理学抑制可能会避免COVID-19患者的过度免疫活化。”

在这项研究中，研究人员从柏林夏里特医学院或莱比锡大学医学院的19名COVID-19患者身上采集了鼻咽或支气管样本。其中，8名患者呈现中度症状，而另外11名则是重症患者，其中2人死亡。此外，他们还从5名COVID-19检测呈阴性的健康个体中采集了样本。

研究人员在制备单细胞悬液后，将其上样到10x Genomics的Chromium Controller内进行单细胞转录组建库。之后，他们利用Illumina的NovaSeq 6000测序系统（S2或S4流动槽）开展测序。他们总共生成了超过160,000个细胞的转录图谱。

 
图1. 实验流程的示意图

作为气道上皮的干细胞，基底细胞（TP63+/KRT5+）优先分化成分泌细胞，再分化成纤毛细胞。这种分化轨迹在气道上皮发生损伤时改变。在这种情况下，基底细胞直接分化成纤毛细胞，而绕过了中间阶段。此次，研究人员通过拟时间作图，利用scRNA-seq数据推断出基底细胞的分化途径。

 
图2. 上呼吸道的上皮细胞的分化途径

新冠病毒SARS-CoV-2最初是通过与宿主受体ACE2结合而感染上呼吸道粘膜的。他们发现，与未感染的对照相比，COVID-19患者上皮细胞的ACE2表达增加了三倍。尽管感染后ACE2+纤毛细胞的数量没有增加，但该细胞群的ACE2+细胞总数很高，这表明总体的易感性很高。他们还指出，ACE2上调与免疫细胞的干扰素信号之间存在关联。

此外，被感染的上皮细胞分泌趋化因子，在病毒感染部位招募和激活不同的免疫细胞。与对照相比，中度症状患者的CXCL1、CXCL3、CXCL6、CXCL16和CXCL17表达增加。研究人员指出，这些趋化因子编码基因的表达可能有助于招募嗜中性粒细胞、T细胞和肥大细胞。与中度病例相比，重症患者表现出更高的趋化因子和趋化因子受体表达，这表明这些患者向炎症部位招募了更多的免疫细胞。

 
图3. COVID-19的免疫-上皮细胞相互作用

研究人员还表示，COVID-19重症患者上皮细胞与免疫细胞之间的相互作用增加。值得一提的是，非驻留的巨噬细胞（nrMa）具有高度炎性图谱，其特征在于趋化因子编码基因CCL2、CCL3、CCL20、CXCL1和CXCL3的表达增加，以及促炎细胞因子IL1B、IL8、IL18和TNF的表达增加。他们指出，这可能是导致重症患者出现过度炎症反应的原因。

他们在文中写道，CCR1和CCR5等趋化因子受体可能代表了重症患者的靶点。由于CCL2或CCL3与CCR1、CCR2或CCR5的结合可以招募单核细胞进入肺实质，随后分化成炎性巨噬细胞，继而招募更多免疫细胞并造成上皮损伤，故CCR1和CCR5代表了有希望的抗炎靶点。

不过，研究人员承认，这项研究的限制在于未能纳入轻症患者，因为他们不需要住院。同时，他们招募的患者人数较少，这也就限制了研究人员按照年龄、性别和并发症对患者进行分层。（生物通 薄荷）

原文检索

Chua, R.L., Lukassen, S., Trump, S. et al. COVID-19 severity correlates with airway epithelium–immune cell interactions identified by single-cell analysis. Nat Biotechnol (2020). https://doi.org/10.1038/s41587-020-0602-4