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上海交通大学韩泽广团队单细胞分析揭示新型冠状病毒潜在易感器官
2020-02-10 微信公众号-药时空

  2019年末,正逢中华大地喜迎新年来临之际,但在华中腹地武汉,一场瘟疫正在悄无声息声息的蔓延。受感染的病人初期显示出与2003年席卷中国的非典型肺炎(SARS)相似的症状。在国内外科学家多方努力下,病毒的基因序列被迅速解析。研究显示,这是一种与SARS有高度同源性的新病毒,被命名为2019-nCoV。迄今,由这种冠状病毒确诊感染者超过3万人,重症患者6000余人,死亡700多人。患者除出现肺部感染典型症状外,危重患者还出现肾脏、心脏等多器官损害,甚至功能衰竭。此症状提示该病毒除感染肺部外,也可能侵染人体其他脏器。

  为了揭示这种新型冠状病毒是否侵犯其他器官以及通过何种细胞侵犯,上海交通大学系统生物医学研究院韩泽广教授会同一些在校老师开展攻关研究。该研究以基本明确的2019-nCoV冠状病毒经过人ACE2受体侵入细胞这一结论为突破口,除了以肺泡二型(AT2)细胞因ACE2高表达而成为这种冠状病毒侵入的首要靶标外,推测该病毒还可能通过ACE2攻击人体其它器官。因此,研究利用最新的单细胞RNA测序数据,对人体主要生理系统包括呼吸系统、心血管系统、消化系统和泌尿系统相关器官和细胞类型的ACE2表达进行分析,进而构建易受2019-nCoV冠状病毒侵犯的人体器官风险分布图。

  研究利用肺单细胞RNA-seq数据估计肺AT2细胞中ACE2阳性的比例,并以此数据作为基线。若其他器官中存在任何一种细胞类型所含有的ACE2阳性细胞的比例大于或等于该基线值,则认为该器官为高风险。通过对人体四大系统,即呼吸系统,心血管系统,消化系统和泌尿系统部分器官的10套单细胞数据的分析,结果显示,心脏、食道、肾、膀胱和回肠都具有与肺泡中相似或更高的ACE2基表达,提示这些器官有可能受到新型冠状病毒侵袭。而这些器官分别所含有的AT2细胞、心肌细胞、肾近曲小管细胞以及回肠、食道和膀胱上皮细胞因高表达ACE2而有可能成为病毒侵袭的入口。

  图 2019-nCoV 病毒易感器官分布图。红色:研究发现的高易感器官,包括气道,食道,肺,心脏,肾,回肠和膀胱。灰色:未在本研究中发现高易感特征部位,包括鼻黏膜,支气管,肝脏和胃。

  该研究具有重要的潜在临床价值。2019-nCoV是一种新出现的冠状病毒亚型,其对人体的侵袭路径还没有被完全掌握。本研究利用最新的单细胞测序数据,分析其宿主细胞受体ACE2在不同细胞类型的表达谱,冀望评估人体不同器官受病毒侵袭的风险。研究结果显示,除肺细胞外,还有其他器官如心、肾、小肠等存在病毒侵袭的危险。尽管病毒往往首先经由呼吸道侵染到肺部,但是随着病情的进展,尤其是病毒血症的出现,病毒也有可能经由循环系统感染更多的人体内部器官,这可能与患者后期出现肾衰竭和心肌炎等症状有关。同时,该研究结果也提示病毒有可能借助尿液和粪便传播。总之,该基于单细胞测序技术的研究为新型冠状病毒肺炎的预防和治疗提供了参考数据和部分理论依据。

  相关研究成果于2020年2月8号发表在中国出版的学术杂志Frontiers of Medicine《医学前沿》上,上海交通大学系统生物医学研究院邹欣博士,陈可博士和2019级在读硕士邹佳伟为本文共同第一作者,韩泽广教授为本文通讯作者,郝洁博士为共同通讯作者。

  原文链接:http://journal.hep.com.cn/fmd/EN/10.1007/s11684-020-0754-0

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