医声医事
2020-01-31 16:30
新型冠状病毒肺炎疫情形势严峻，在全国范围内，不仅仅是医护工作者在前线战斗，广大的科研工作者也在争分夺秒对2019-nCoV进行研究，希望尽快从根本上了解这一病毒并寻找战胜它的方法。
近日，同济大学附属东方医院左为教授团队在科学网（bioRxiv）上在线发表研究成果，通过单细胞测序RNA-Seq技术发现：新冠病毒（2019-nCoV）的受体ACE2在亚洲男性肺泡细胞中高表达！换言之，仅从病毒受体方面分析，亚裔人群可能更容易感染武汉新冠病毒，尤其是亚裔男性。
2019年12月，武汉华南海鲜市场爆发不明原因肺炎，经过病原体分离诊断及二代测序分析，该不明原因肺炎是由一种新型冠状病毒(2019-nCoV)引起的。值得注意的是，2019-nCoV与SARS-CoV具有较高同源性，后续研究也证实两种病毒通过相同的受体入侵人体——血管紧张素转换酶2 (ACE2)。
目前的统计数据表明，2019-nCoV感染患者大多为亚裔男性，虽然这与病毒爆发的地区密切相关，但是2019-nCoV的受体ACE2作为一种基因的表达产物，是否在不同性别以及不同族裔人群中存在表达差异性，从而影响2019-nCoV乃至类似冠状病毒的易感性呢？在本研究中，研究人员通过单细胞RNA-Seq技术证实这一猜想。
2019-nCoV的严重感染可导致急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和败血症，最终导致患者死亡。先前的研究表明，2019-nCoV与人呼吸道接触后，病毒的刺突蛋白(spike protein)便与敏感细胞的表面受体ACE2结合，后者介导病毒进入靶细胞以进一步复制。尽管2019-nCoV与ACE2的结合强度弱于SARS-CoV，但仍远高于病毒感染所需的阈值。
受体的表达和分布决定了病毒感染的途径，而感染的途径对于理解发病机理和设计治疗策略具有重要意义。有研究表明ACE2主要在Ⅰ型和Ⅱ型肺泡上皮细胞(AT1和AT2)中表达。因此，研究者对在线数据库中的8名正常的肺移植捐献者的肺组织进行了单细胞RNA测序技术(scRNA-Seq)。他们分析了43134个细胞，并进行了聚类分析，又针对每个个体，基于标记基因而划分为8-11个不同的细胞簇。
紧接着，研究者分析了ACE2在每个个体中的细胞类型特异性表达模式。对于所有供体，ACE2在所有人肺细胞中的表达率为0.64%，大多数ACE2表达细胞（平均83%）是AT2细胞(平均1.4±0.4%的AT2细胞表达ACE2)。其他表达ACE2的细胞类型包括AT1细胞、气道上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞和巨噬细胞。然而，它们表达ACE2的细胞比率较低，且在个体间存在差异。
为了进一步了解表达ACE2的AT2特殊细胞群，研究者进行了基因本体富集分析，通过与不表达ACE2的AT2细胞进行比较，从而研究哪些生物学过程与该细胞群体有关。令人惊讶的是，多个病毒过程相关的生物学过程与之存在联系，包括“病毒过程的正向调节”(P值=0.001)、“病毒生命周期”(P值=0.005)、“病毒组装”(P值=0.03)以及“病毒基因组复制的正调节”(P值=0.04)。在ACE2表达的AT2中高度表达的病毒过程相关基因包括：SLC1A5、 CXADR和CAV2等34个基因。因此，2019-nCov似乎已经极其巧妙地进化到劫持AT2这一细胞群体，以便其复制和传播。
研究者进一步探究了供体特征及其ACE2的表达模式的关联性，但未检测到ACE2表达细胞数与捐献者年龄或吸烟状况之间的关联。然而值得注意的是，2名男性供者的ACE2表达细胞比例高于其他6名女性供者(1.66% vs. 0.41%)。此外，ACE2在男性供者中的分布也比女性更广泛：男性肺中至少有5种不同类型的细胞表达ACE2受体，而女性肺中仅有2至4种。这一结果与疫情调查结果高度一致，调查显示，确诊的2019-nCov感染患者大多为男性。
研究人员还注意到，唯一的亚洲供体（男性）的ACE2表达细胞比率远高于白人和非裔美国人的供体(2.50% vs. 0.47%)。这也许可以解释，为什么2019-nCoV大流行以及SARS-CoV大流行都集中在亚洲地区。
总而言之，该研究通过单细胞RNA测序技术以单细胞分辨率报道了ACE2在人肺中的RNA表达谱，并经过统计分析表明ACE2受体与性别和族裔相关，客观解释了当前2019-nCoV男性感染患者较多的临床统计数据，同时也解释了2019-nCoV在亚洲地区大流行的生物学原因。不过，该研究分析的样品过少，仍有待进一步研究确认。
