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慢性肺病损害的细胞可导致严重的COVID-19症状

微观 | 感谢投递 2021-07-14 138

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这项研究今天发表在《自然-通讯》上,它详细介绍了慢性肺部疾病引起的各种细胞分子构成的基因变化,包括衬托肺部和气道的上皮细胞。该研究详细说明了这些变化如何帮助使SARS-CoV-2(引起COVID-19的病毒)进入人体,进行复制并引发失控的免疫反应,使肺部充满液体,并经常导致患者需要呼吸机和长时间住院治疗。

研究小组利用单细胞RNA测序技术,从各种数据库中拼出了611398个细胞的遗传密码,这些细胞既代表了健康(对照)肺部,也代表了慢性肺部疾病的患者。测序和分析使研究人员能够确定可能导致COVID-19结果恶化的分子特征。

TGen综合癌症基因组学部副教授、该研究的资深作者之一Nicholas Banovich博士说:"我们的结果表明,慢性肺部疾病患者在分子上更容易受到SARS-CoV-2感染。"Banovich博士是人类细胞图谱肺部生物网络的主要参与者,该网络的几十名成员代表全球80多个机构,也为这项研究做出了贡献。

此外,老年、男性、吸烟以及高血压、肥胖和糖尿病等合并症,都是COVID-19的风险因素,而慢性肺部疾病,如慢性阻塞性肺病(COPD)、间质性肺病(ILD),尤其是特发性肺纤维化(IPF),是肺部组织的渐进性结疤和僵化,都会使COVID-19的风险加剧。

范德比尔特大学医学中心医学和细胞与发育生物学副教授、医学博士Jonathan Kropski说:"在大流行的早期,人们就认识到慢性肺部疾病患者患严重COVID-19的风险特别高,而我们的目标是深入了解造成这种情况的细胞和分子变化,"他是该研究的共同第一作者。

肺部细胞和免疫细胞的变化

研究人员特别搜索了AT2细胞(一种主要的肺上皮细胞类型)的变化,重点关注与COVID-19相关的细胞途径和基因表达水平。他们建立了一个 "病毒进入得分",即与SARS-CoV-2相关的所有基因的综合得分,并发现慢性肺部疾病患者的细胞得分更高。

他们还探索了免疫细胞的变化,发现了与过度炎症和持续细胞因子产生有关的基因表达失调,这是严重SARS-CoV-2感染的两个标志性症状。COVID-19患者中所谓的细胞因子风暴释放出一连串的免疫细胞,淹没了肺部,造成严重的器官损伤。

该研究的主要作者之一、Banovich博士实验室的博士后Linh Bui博士说:"免疫细胞的基因变化,特别是被称为T细胞的特化白细胞,可能会削弱病人对病毒感染的免疫反应,导致慢性肺部疾病患者出现严重疾病和不良后果的风险更高。我们的数据表明,被慢性疾病破坏的肺部在分子和细胞水平上的免疫微环境可能造成COVID-19重症病例。


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