新型冠状病毒为何更偏爱男性?同济大学研究证实:其更易感染亚裔男性

医声医事 2020-01-31 16:30
来源:上观新闻 作者:李静 黄杨子
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%vs0.47%)。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。

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。

栏目主编:顾泳 文字编辑:黄杨子

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