從患者樣本中分離出的嚴重感染 SARS-COV-2 病毒顆粒（黃色）的細胞（紫色）的彩色掃描電子顯微照片。在馬里蘭州德特里克堡的 NIAID 綜合研究設施 (IRF) 拍攝的圖像。來源：NIAID
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由 TGen 領導的一項國際研究的結果表明，SARS-CoV-2利用了已患有肺部疾病的患者的基因變化。
由希望之城的附屬機構轉化基因組學研究所 (TGen) 共同領導的一個國際科學團隊的一項研究結果表明，就像在抽水之前將水倒在井口上一樣，慢性肺病患者的氣道細胞疾病已“準備好”感染COVID-19病毒，從而導致更嚴重的癥狀、更差的結果和更大的死亡可能性。
今天發表在《自然通訊》上的這項研究詳細介紹了慢性肺病在各種細胞的分子組成中引起的遺傳變化，包括排列在肺和氣道上的上皮細胞。該研究詳細介紹了這些變化如何幫助 SARS-CoV-2（導致 COVID-19 的病毒）進入體內、復制并引發失控的免疫反應，這種反應會使肺部充滿液體并經常導致患者需要呼吸器和長期住院治療。
該團隊使用單細胞RNA測序技術從各種數據庫中拼出 611,398 個細胞的遺傳密碼，這些細胞代表了健康（對照）肺和慢性肺病患者。測序和分析使研究人員能夠確定可能導致更糟糕的 COVID-19 結果的分子特征。
“我們的研究結果表明，患有慢性肺病的患者在分子上更容易受到 SARS-CoV-2 的感染，”TGen 綜合癌癥基因組學部副教授、研究人員之一 Nicholas Banovich 博士說。研究的資深作者。Banovich 博士是人類細胞圖譜肺生物網絡的主要參與者，該網絡的數十名成員，代表全球 80 多個機構，也為這項研究做出了貢獻。
此外，高齡、男性、吸煙以及高血壓、肥胖和糖尿病等合并癥都是 COVID-19 風險因素，這些因素會因慢性肺病（如慢性阻塞性肺病 (COPD)）而加劇，間質性肺病 (ILD)，尤其是特發性肺纖維化 ( IPF )，一種肺組織的進行性瘢痕和硬化。
“在大流行早期就認識到，慢性肺病患者患嚴重 COVID-19 的風險特別高，我們的目標是深入了解造成這種情況的細胞和分子變化，”醫學博士、助理醫師 Jonathan Kropski 說范德比爾特大學醫學中心醫學和細胞與發育生物學教授，也是該研究的共同資深作者。
肺細胞和免疫細胞的變化
研究人員專門尋找 AT2 細胞（一種主要的肺上皮細胞類型）的變化，重點關注與 COVID-19 相關的基因的細胞途徑和表達水平。他們建立了一個“病毒進入評分”，這是與 SARS-CoV-2 相關的所有基因的綜合，并發現慢性肺病患者的細胞得分更高。
使用阿貢國家實驗室的高級光子源，研究人員已經確定了一種在癌細胞擴散中起關鍵作用的酶的結構。
他們還探索了免疫細胞的變化，發現與過度炎癥和持續細胞因子產生相關的基因表達失調，這是嚴重 SARS-CoV-2 感染的兩個特征性癥狀。COVID-19 患者中所謂的細胞因子風暴會釋放出一連串免疫細胞涌入肺部，造成嚴重的器官損傷。
“免疫細胞的基因變化，特別是被稱為 T 細胞的特殊白細胞，可能會降低患者對病毒感染的免疫反應，并導致慢性肺病患者患嚴重疾病和預后不良的風險增加，”Linh Bui 說，博士，Banovich 博士實驗室的博士后研究員，也是該研究的主要作者之一。
“我們的數據表明，受慢性疾病損害的肺部分子和細胞水平的免疫微環境可能會促進嚴重的 COVID-19，”Bui 博士說。