科學家繪製新冠病毒感染圖譜：在鼻腔中傳染性最高 進入肺部後傳染性變低

在國際權威期刊《細胞》上發表的一項重大科學研究中，北卡羅來納大學醫學院和北卡羅來納大學吉林斯全球公共衛生學院的科學家對SARS-CoV-2（引起COVID-19的冠狀病毒）感染的具體方式進行了表徵。新冠病毒在很大程度上感染鼻腔，在此複製特定的細胞類型，並在呼吸道下端的細胞（包括肺部）中，感染和複製的能力越來越差。

研究結果表明，這種病毒往往首先在鼻腔內牢牢站穩腳跟，但在某些情況下，病毒會被吸入肺部，在那裡它可能會導致更嚴重的疾病，包括可能致命的肺炎。

「如果鼻腔是導致肺部感染的主要起始部位，那麼廣泛使用口罩來保護鼻腔通道以及任何減少鼻部病毒的治療策略，例如鼻腔沖洗或抗病毒鼻噴霧劑，都是有益的。」這一研究的共同作者，醫學博士、聯合國醫學會醫學院的詹姆士·C·莫斯傑出醫學教授、北卡羅來納大學醫學院馬西科肺部研究所所長說理查德·鮑徹（Richard Boucher）表示。

該研究的另一位聯合資深作者是Ralph Baric博士，他是北卡羅來納大學吉林斯全球公共衛生學院William R. Kenan傑出的流行病學教授。

「這是一項具有里程碑意義的研究，揭示了在SARS-CoV-2感染後疾病進展和嚴重程度調節機制的新和意想不到的見解。」Baric說，他還擔任北卡羅來納大學醫學院微生物系教授。「此外，我們描述了一種新的SARS-CoV-2反向遺傳平台，使我們能夠獲得病毒關鍵指標，這將支持旨在控制這一可怕疾病的傳播和嚴重程度的各國疫苗開發工作。」

SARS-CoV-2最初於2019年末在中國暴發，隨後世界各地相繼出現，感染近600萬人，35萬多人死亡。在這些感染和死亡病例中，美國尤為嚴重，佔了近三分之一。

北卡羅來納大學教堂山分校的研究小組在他們的研究中試圖更好地了解這種病毒的一些方面，包括它會感染氣道中的哪些細胞，以及它是如何進入肺炎患者的肺部的。

在一組實驗室實驗中，研究人員使用了不同的SARS-CoV-2分離物，以觀察它們如何有效地感染人類氣道不同部位的培養細胞。他們發現了一個顯著的連續變化模式，從鼻腔通道細胞中SARS-CoV-2的較高傳染性，到咽喉和支氣管細胞的較低傳染性，再到肺細胞的較低傳染性。

科學家們還發現，ACE2——病毒用來進入細胞的細胞表面受體——在鼻粘膜細胞中含量更多，而在下呼吸道細胞表面含量較少。這種差異至少在一定程度上可以解釋為什麼上呼吸道鼻粘膜細胞更容易受到感染。

其它實驗集中在TMPRSS2和furin（弗林蛋白酶）上，這是在許多人類細胞上發現的兩種蛋白質裂解酶。據認為，SARS-CoV-2利用這兩種酶來重塑關鍵的病毒蛋白質，並進入人類細胞。實驗證實，當這些人類酶更豐富時，這種特殊的冠狀病毒感染細胞並複製自身的能力就會增強。

研究人員發現，這種病毒可以感染稱為上皮細胞的呼吸道細胞，並在一定程度上感染所有重要的「肺細胞」，這些肺細胞幫助將吸入的氧氣轉移到血液中。但是SARS-CoV-2幾乎不會感染其它呼吸道細胞。

有趣的是，儘管這些細胞同時表達ACE2和TMPRSS2，但這種病毒並沒有感染稱為分泌細胞（club cell）的呼吸道細胞。此外，來自不同人類供體的相同類型的氣道上皮細胞，特別是下氣道上皮細胞，其對感染的易感性往往存在顯著差異。這些發現表明，在氣道細胞中存在著未被發現的因素，這些因素有助於確定個體的感染過程——從輕微或無癥狀一直到呼吸衰竭和死亡，這一過程差異很大。

研究小組繪製了幾名死於COVID-19的患者肺部冠狀病毒感染的位置，發現這些位置呈現出某種程度的不完整和其它特徵，這與這些位置起源於呼吸道較高部位感染的假設相符。

口腔內容物吸入肺部是COVID-19肺炎的重要誘因這一假說與以下觀察結果相一致：有嚴重肺部疾病高風險的人（老年人，肥胖者和糖尿病患者）更容易吸入，尤其是在夜間。

該小組還發現，之前描述的能夠中和2002年SARS冠狀病毒的個體抗體和自2012年以來在中東緩慢傳播的MERS冠狀病毒，並不能中和SARS- CoV -2。然而，2002年5例SARS患者中有2例的血清在體外培養的細胞中顯示出較低水平但顯著中和SARS- CoV -2傳染性的能力。這些數據表明，接觸過其它冠狀病毒的人可能在血液中攜帶一些其它類型的抗體，這些抗體至少能部分保護人體免受SARS-CoV-2的感染。

「這些研究採用了一些新穎和創新的方法，為以後對SARS-C0V-2的研究開闢了新的方向，可以指導治療藥物的開發和減少COVID-19傳播和嚴重程度的實踐。」 美國國立衛生研究院心臟、肺部和血液研究所的肺部疾病主任James Kiley說。

鮑徹、Baric和同事們注意到，他們的研究，除了關於呼吸道SARS-CoV-2感染的具體發現外，還涉及關鍵實驗室工具的開發，包括重新設計的帶有熒光信號的SARS-CoV-2的版本，這在未來的病毒研究中應該會發揮作用。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：

https://medicalxpress.com/news/2020-06-sars-cov-infection-cells-nasal-cavity.html

https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(20)30675-9.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867420306759%3Fshowall%3Dtrue