上海交通大學以單細胞分析 說明新冠肺炎潛在易感器官

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從2019年末,中國武漢即開始有新冠肺炎感染者出現,受感染的病人初期顯示出與2003年SARS相似的症狀。在國內外科學家努力下,病毒的基因序列被迅速解析。

為了揭示這種新型冠狀病毒是否侵犯其他器官以及通過何種細胞侵犯,上海交通大學系統生物醫學研究院韓澤廣教授會同一些在校老師開展攻關研究。該研究以基本明確的2019-nCoV冠狀病毒經過人ACE2受體侵入細胞這一結論為突破口,除了以肺泡二型(AT2)細胞因ACE2高表達而成為這種冠狀病毒侵入的首要靶標外,推測該病毒還可能通過ACE2攻擊人體其它器官。因此,研究利用最新的單細胞RNA測序數據,對人體主要生理系統包括呼吸系統、心血管系統、消化系統和泌尿系統相關器官和細胞類型的ACE2表達進行分析,進而構建易受2019-nCoV冠狀病毒侵犯的人體器官風險分佈圖。

研究利用肺單細胞RNA-seq資料估計肺AT2細胞中ACE2陽性的比例,並以此資料作為基線。若其他器官中存在任何一種細胞類型所含有的ACE2陽性細胞的比例大於或等於該基線值,則認為該器官為高風險。透過對人體四大系統(呼吸系統,心血管系統,消化系統和泌尿系統)部分器官的10組單細胞資料的分析,結果顯示,心臟、食道、腎、膀胱和回腸都具有與肺泡中相似或更高的ACE2基表達,提示這些器官有可能受到新型冠狀病毒侵襲。而這些器官分別所含有的AT2細胞、心肌細胞、腎近曲小管細胞以及迴腸、食道和膀胱上皮細胞因高表達ACE2而有可能成為病毒侵襲的入口。

該研究具有重要的潛在臨床價值。2019-nCoV是一種新出現的冠狀病毒亞型,其對人體的侵襲路徑還沒有被完全掌握。本研究利用最新的單細胞測序數據,分析其宿主細胞受體ACE2在不同細胞類型的表達,希望評估人體不同器官受病毒侵襲的風險。研究結果顯示,除肺細胞外,還有其他器官如心、腎、小腸等存在病毒侵襲的危險。

儘管病毒往往首先經由呼吸道侵染到肺部,但是隨著病情的進展,尤其是病毒血症的出現,病毒也有可能經由循環系統感染更多的人體內部器官,這可能與患者後期出現腎衰竭和心肌炎等症狀有關。同時,該研究結果也提示病毒有可能借助尿液和糞便傳播。總結以上:該基於單細胞測序技術的研究為新型冠狀病毒肺炎的預防和治療提供了參考資料和部分理論依據。

相關研究成果於2020年2月8號發表在中國出版的學術雜誌Frontiers of Medicine《醫學前沿》上,上海交通大學系統生物醫學研究院鄒欣博士,陳可博士和2019級在讀碩士鄒佳偉為本文共同第一作者,韓澤廣教授為本文通訊作者,郝潔博士為共同通訊作者。

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