"Hücre": Yeni koronavirüs, insan vücuduna saldırmak ve en savunmasız hücre tipini belirlemek için bağışıklık işlevini "ele geçirebilir"
2019'un sonunda ortaya çıkan yeni koronavirüs son derece bulaşıcı ... Dünyayı sadece birkaç ay içinde kasıp kavurarak milyonlarca doğrulanmış vakaya ve yüzbinlerce ölüme neden oldu.
Bu sayının kesinlikle hepsi olmadığını biliyoruz, çünkü uzun süre ve hatta tüm hastalık boyunca semptom göstermeyen birçok insan var ve tanı yok.
Diğer bulaşıcı hastalıklara neden olan virüslerle karşılaştırıldığında, yeni koronavirüsle ilgili en tuhaf şey, asemptomatik olarak enfekte olan kişilerin bile virüsü yayabilmesidir. Bu, salgın önleme çalışmalarına büyük zorluklar getirdi ve virüsü geçmiş algılarına göre tedavi eden birçok ülke de acı bir bedel ödedi.
Yeni koronavirüsü insanlar için bu kadar ciddi bir tehdit haline getiren sebepler ve mekanizmalar nelerdir?
Boston Çocuk Hastanesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden bilim adamları tarafından ortaklaşa tamamlanan yeni bir çalışma, Virüsün bulaşabileceği hücre türlerini tespit eder . Öte yandan, araştırma beklenmedik sonuçlar üretti. Viral enfeksiyonlara karşı vücudun ana savunmalarından biri aslında viral enfeksiyonları şiddetlendirebilir. .
Bu makalenin adı SARS-CoV-2 reseptörü ACE2, insan solunum yolu epitel hücrelerinde interferonla uyarılan bir gendir ve dokulardaki belirli hücre alt gruplarında tespit edilir (SARS-CoV-2 reseptörü ACE2, insan solunum yolu epitel hücrelerinde interferonla uyarılan bir gendir. Dokulardaki belirli hücre alt gruplarında tespit edilebilen genler, Cell'in 21 Nisan sayısında yayınlandı.
Araştırma ekibi Boston Çocuk Hastanesi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Harvard Üniversitesi ve diğer kurumlardan bilim adamlarını içermektedir.İlk yazarlar, MIT'den Alex K. Shalek ve Boston Çocuk Hastanesi'nden Jose Ordovas-Montanes'tir.
Güncel araştırma sonuçlarına göre, yeni koronavirüs (SARS-CoV-2) enfeksiyonunun insan vücudu-anjiyotensin dönüştürücü enzim 2 (ACE2) ve tip II transmembran serin proteaz TMPRSS2'deki en az iki maddeyle ilişkili olduğu tespit edilmiştir. İlki, virüsün hücre üzerindeki reseptörüdür ve ikincisi, hücre reseptörüne bağlanan SARS-CoV-2 üzerindeki diken proteinini (S proteini) aktive eder.
Bilim adamları, doku düzeyinde SARS-CoV-2'nin esas olarak insan solunum epitel hücrelerine saldırdığını öğrendiler. Bununla birlikte, her dokuda ACE2 ifade eden spesifik hücre alt grupları hala bilinmemektedir.
SARS-CoV-2 hedefli (ACE2 +) hücre alt popülasyonlarının yanı sıra yukarıdaki iki maddeyle ilgili hücre alt popülasyonlarının (ACE2 + / TMPRSS2 +) aynı anda belirlenmesi, konakçı savunma mekanizmalarını ve viral patogenezi anlamak ve düzenlemek için gereklidir.
Ayrıca araştırmalar, insan vücudunda interferon (IFN) adı verilen bir maddeye de odaklanmaktadır.
IFN, virüs replikasyonuna müdahale ederek ve bağışıklık hücrelerini aktive ederek enfeksiyonla savaşmaya yardımcı olur. Fareler, insan olmayan primatlar ve insanlar üzerinde yapılan çalışmalar, ISG genini uyarmak için interferonu indüklemek için IFN kullanmanın virüs savunmasının önemli bir parçası olduğunu göstermiştir.
Bununla birlikte, önceki çalışmaların çoğu, IFN'nin yalnızca hücre dizilerindeki etkisini değerlendirdi, ancak hücre dizileri aralığı, ISG'yi ve bunun insanlarda farklı virüslerin ana hedef hücrelerinin mekanizmasını ayırt etmek için çok geniş.
Önceki çalışmalarda, bir kontrol grubunun yokluğunda, onaylı IFN'ler kullanılarak SARS-CoV, MERS-CoV ve SARS-CoV-2'nin klinik tedavisi farklı etkilere sahipti. Bazı semptomlar hızla iyileşirken diğerleri Daha beter oldu.
Bu nedenle, doku ve hücre tipine özgü ISG ve aktivitesinin aydınlatılması, insan SARS-CoV-2 enfeksiyonu sırasında konakçı savunmasında IFN'nin rolünü anlamak için gereklidir.
Araştırma, geçmişte çok sayıda tek hücreli RNA diziliminin sonuçlarını incelemiş, ACE2 ve TMPRSS2 araştırmalarının zengin spesifik veri setlerine odaklanmış ve yukarıdaki sorunları analiz etmek ve tartışmak için farklı veri setlerini karşılaştırmıştır.
SARS-CoV-2, insan olmayan primatlarda ve insan akciğer epitel hücrelerinde ifade edilen bir konakçı faktördür.
İnsan olmayan primat hücrelerinin Seq-Well v1 analizinden sonra, ACE2 ve TMPRSS2'nin esas olarak epitel hücrelerinde ifade edildiği bulundu; bunlardan tip II akciğer hücrelerinin% 6.7'si ACE2'yi ve% 3.8'i hem ACE2 hem de TMPRSS2'yi ifade etti (Şekil 1B -C). .
Ardından, SARS-CoV-2 potansiyel hedef hücreleri benzer hücrelerden ayırmak için normal ACE2 + hücreleri ACE2-tip II akciğer hücreleriyle karşılaştırıldı. Dikkate değer bir sonuç, önemli ölçüde yükselmiş gen ekspresyon seviyelerine sahip ACE2 + tip II akciğer hücrelerinde, tip II IFN için reseptör IFNGR2'nin olmasıdır.
Daha ileri analizler, primatlarda ACE2 + hücrelerinin salgı hücrelerinin küçük bir bölümünde zenginleştirildiğini ve ACE2 ekspresyonunun, IFN yanıtında yer alan genlerle ortak düzenleyici faktörlere sahip olduğunu kanıtladı.
Daha sonra, yeni koroner pnömonili hastalarda fibrotik akciğer doku hücrelerinin tek hücreli RNA sekanslama sonuçları, insanlarda ACE2 ve TMPRSS2'nin esas olarak tip II akciğer hücrelerinde ve siliyer hücrelerde, tip II akciğer hücrelerinin% 0.8'i,% 5.3 Kirpikli hücreler aynı anda iki geni ifade eder.
Bundan sonra, ACE2 + / TMPRSS2 + tip II akciğer hücreleri ile diğer tüm tip II akciğer hücreleri arasında farklı şekilde ifade edilen genlerin hesaplama sonuçlarına göre, ACE2 + / TMPRSS2 + hücrelerinde önemli BATF zenginleşmesi ortaya çıktı. Önceki çalışmalarda, bu fenomen esas olarak tip I ve tip II IFN'den kaynaklanıyordu.
Çalışma ayrıca TRIM28'in tip II akciğer hücrelerinde ACE2 ve TMPRSS2 ile birlikte eksprese edildiğini ve bu da akciğer epitel hücrelerinde IFN'nin yanıtını artırabileceğini gözlemledi.
Bir grup hücre donöründe 3 kişinin HIV pozitif olduğunu ve aktif tüberküloz tanısı aldığını, 3 kişinin aktif tüberküloz ve HIV negatif olduğunu ve 2 kişinin 2 patojen için negatif olduğunu belirtmek gerekir. Şaşırtıcı bir şekilde, tüm hücre tiplerinin ACE2 + hücreleri, HIV + Mycobacterium tuberculosis (Mtb) + donörlerinden türetilir.
HIV enfeksiyonu ve ISG'nin sürekli yukarı regülasyonu arasındaki korelasyon nedeniyle, bu gözlem IFN'nin uzun vadeli ACE2 indüksiyonunda bir rol oynadığını ima edebilir.
Daha sonra, bazı yayınlanmamış tek hücreli RNA dizileme veri setlerine göre, çoğu ACE2 + / TMPRSS2 + hücresi yine tip II akciğer hücreleri (% 22) ve tip I akciğer hücreleriydi (% 9,7). ACE2 + / TMPRSS2 + tip II akciğer hücreleri tarafından ifade edilen LCN2 gibi antibakteriyel etki faktörleri önemli ölçüde artmıştır.
Ek olarak, çubuk şeklindeki hücreler / salgı bezi hücreleri, tip I akciğer hücreleri veya siliyer fenotipli hücreler de bazı ACE2 + / TMPRSS2 + hücreleri içerir, ancak çalışma, bu hücreler ile kümedeki diğer hücreler arasındaki gen ekspresyonundaki önemli farklılıkları saptayamadı.
SARS-CoV-2'nin, ince bağırsak ve ileumun emici bağırsak epitel hücrelerinde ifade edilen konak faktörü
Akciğerlere ek olarak, primatların daha önceki genetik dizileme verileri, çoğu ACE2 + hücresinin ince bağırsakta ileum ve jejunumda bulunduğunu ve bir kaçının da karaciğer ve kolonda bulunduğunu gösterdi.
İleumda apolipoprotein a1, SI, FABP6, ENPEP vb. İle tanımlanan hücrelerde ACE2'nin spesifik ekspresyonuna göre ACE2 + hücreleri, olasılık oranı testi ile absorptif intestinal epitel hücreleri olarak tanımlanır.
Diğer tüm epitelyal hücre alt tipleri, düşük derecede ACE2'yi eksprese eder.
Pediatrik enfeksiyonlarda, nazofarengeal kanser testi sonucu negatif olsa bile, rektal sürüntülerde kalıcı viral RNA saptanabilir. 13 insan çocuğunun biyopsi sonuçlarında, emici bağırsak epitel hücrelerinde çok sayıda ACE2 + hücresi seçici olarak eksprese edildi. Hücre alt gruplarından biri (888 hücre, tüm epitel hücrelerinin yaklaşık% 6.5'i), ACE2 ve TMPRSS2 genlerinin birlikte ekspresyonunu gösterdi.
Aynı zamanda, nispeten sağlıklı ve enfekte olmuş maymun HIV virüsü (SHIV) primat ileal absorptif bağırsak epitel hücrelerinden sonra, SIV ile enfekte olmuş hayvanların emici bağırsak epitel hücrelerinde uzun vadeli yüksek IFN ve ISG ekspresyonunun ve ACE2'nin de önemli ölçüde arttığı bulundu. .
SARS-CoV-2'nin üst solunum yolunda ifade edilen konak faktörü
İster sağlıklı ister kronik sinüzitli bir donörden olsun, yeni koronavirüs-burun boşluğu ve sinüs dokusuna en sık maruz kalan iki doku için, alt konka sekretuar epitel hücreleri IFN'nin baskın olduğu alanlarda önemli ölçüde zenginleştirilmiştir. Gen kümesi. Aynı zamanda, epitel hücrelerinde ve siliyer hücrelerde ACE2 ekspresyonu önemli ölçüde artmıştır.
Daha ince taneli bir kümeleme yöntemiyle, çalışma salgı hücrelerinin% 1.3'ünün ACE2'yi ifade ettiğini gözlemledi. Bunların arasında, 30 hücrelik bir alt küme, bazı MUC5AC goblet hücreleri dahil olmak üzere hem ACE2 hem de TMPRSS2'yi ifade eder. Daha ileri çalışmalarda, tutarlı ve spesifik ekspresyonun, goblet salgılayan hücrelerin bu kısmı ile sınırlı olduğu gösterilmiştir.
Aynı zamanda, ACE2 + / TMPRSS2 + hücrelerinde ADAR, GBP2, OAS1, JAK1 ve DUOX2 önemli ölçüde yukarı regüle edildi, bu da bir IFN sinyali olabilir.
Tip I interferon IFNa, birincil insan nazal epitel hücrelerinde ACE2 ekspresyonunu sağlar
Yukarıdaki analiz, tutarlı bir şekilde, ACE2 ekspresyonu ile tipik ISG veya IFN sinyal yolu bileşenleri arasında bir korelasyon olduğu sonucuna işaret ederek, araştırma ekibini, IFN'nin belirli hedef hücre alt gruplarında ACE2'nin ekspresyon seviyesini düzenlemede olumlu bir rol oynayıp oynayamayacağını düşünmeye başlamasını ister, örneğin, ACE2 yoluyla dokulara neden olabilir. Koruyucu ana bilgisayar tepkisi veya bu da SARS-CoV-2 ve ACE2'nin bağlanmasını güçlendirir.
Daha önceki çalışmalar, IFN ve IL-4'ün, Vero E6 hücrelerinde (Afrika yeşil maymun böbrek epitel hücreleri) SARS-CoV reseptörü ACE2'nin ekspresyonunu aşağı regüle ettiğini ve bu durumun hipotezi tersine çevirdiğini gösterdi. Bununla ilgili olarak ACE2, akciğer epitel hücreleri A549 hücrelerini in vitro 24 saat IFNa, IFNy ve IFNa + IFNy ile uyararak ISG olarak tanınmadı.
Bununla birlikte, takip çalışmalarında, çalışma tasarımının gen skor listesinde ve tamamlayıcı bir genişleme tablosunda, ACE2 ekspresyonu tip I interferona maruz kaldıktan sonra artmıştır.
IFN'nın birincil insan üst solunum epitel hücrelerinde ACE2'yi indükleyip indüklemediğini doğrudan tespit etmek için insan birincil bazal (kök ve progenitör) epitel hücrelerinin kültürünü inceleyin.
İlgili hücreleri kaynaştırdıktan ve bunları, 12 saat boyunca artan dozlarda (0.1 ila 10 ng / mL) IFNa2, IFN, IL-4, IL-13, IL-17A veya IL-1 ile tedavi ettikten sonra, genel RNA dizisi analizi, yalnızca IFNa2 ve IFNy, test süresi boyunca ACE2 ekspresyonunda bir artışa yol açtı ve IFNa2 daha önemli bir etkiye sahipti.
Başka bir interferon, IFNy, furin aracılı proteaz aktivitesini inhibe ederek bir viral kısıtlama faktörü olarak işlev gördüğü düşünülen GTPaz benzeri bir protein olan GBP5'i indükler ve bu da virüsün hücre işlemesini sınırlayabilir.
Bu bulguları daha da genişletmek ve doğrulamak için çalışma, birincil fare trakeal bazal hücrelerini, yaygın olarak kullanılan insan bronşiyal hücre hattı BEAS-2B'yi ve iki insan donörden alınan üst hava yolu bazal hücrelerini ekledi (Şekil 5A-D).
Herhangi bir interferon stimülasyon koşulu altında, sağlıklı farelerin trakeal bazal hücrelerinde ACE2 ekspresyonu güçlü bir şekilde indüklenmedi ve BEAS2B hücrelerindeki ACE2 ekspresyonundaki artış, önceki deneyden daha küçüktü, ancak istatistiksel anlamlılığa ulaştı. Sağlıklı nazal mukozanın birincil bazal hücrelerinde, hem IFNa2 uyarımı hem de daha düşük derecede IFNy uyarımı, ACE2'yi önemli ölçüde eksprese edebilir. Bu deneyler, tipik bir IFN yanıtının indüksiyonu ile ACE2 sitesinin transkripsiyonel regülasyonu arasındaki ilişkiyi destekler.
Halka açık veriler kullanılarak geri kazanılan 8 farklı birincil doku veya hücre hattını kapsayan 21 veri setine göre, tip I veya tip II interferon ile tedavi edilen birincil cilt ve birincil bronş hücrelerinde büyük miktarda ACE2 gözlendi Yukarı.
Ek olarak, CD4 T hücreleri ve makrofajlar gibi bağışıklık hücre tipleri, ACE2 ekspresyonunun IFN uyarımından sonra önemli ölçüde değiştiği veri setinde önemli ölçüde eksiktir. Çoğu hücre epitel hücreleri olduğundan, bu gözlem, bağışıklanmış popülasyonda tipik bir ISG'yi tanımlayan analizin neden ACE2'yi indüklenmiş bir gen olarak tanımadığını açıklayabilir.
Son olarak, 24 saat boyunca influenza A virüsü ile enfekte olmuş insan akciğer doku hücrelerinin sekanslama sonuçlarına göre, ACE2 ekspresyonu, insan epitel hücrelerindeki ACE2'nin üst solunum virüsü enfeksiyonu sırasında artacağını kanıtlayan bir aktif protein SFTPC ekspresyonu ile önemli ölçüde ilişkilidir. Ve üst solunum yolu viral enfeksiyonuna, güçlü bir IFN tepkisi indüksiyonu eşlik edecektir.
sonuç olarak
Sağlanan verileri gözden geçiren araştırma şunları buldu:
1) SARS-CoV-2 hücre giriş reseptörü ACE2'nin ekspresyonu, esas olarak akciğerdeki tip II akciğer hücreleri, bağırsaktaki emici enterositler ve burun mukozasındaki goblet salgı hücreleri ile sınırlıdır;
2) ACE2 ve TMPRSS2'nin solunum dokularında birlikte ekspresyonu her zaman sadece az sayıda epitel hücre alt kümesinde görülür;
3) Deney, insanlarda ve primatlarda farazi SARS-CoV-2 hedef hücrelerinin belirli bir benzerliğe sahip olduğunu gözlemledi;
4) ACE2 ekspresyonu, SIV ve tüberküloz ile primat enfeksiyonları sırasında ve ayrıca insanlarda HIV / TB ko-enfeksiyonu ve influenza enfeksiyonu sırasında artar.
Genel olarak, geçmişe kıyasla, Bu çalışma, yeni koronavirüsün saldırdığı hücre türlerini daha kesin olarak ortaya koyuyor Bu sonuç, diğer araştırmacıların yeni koroner pnömoni için spesifik ilaçlar geliştirmesine veya mevcut ilaçları test etmesine yardımcı olabilir.
Vücudun virüslere karşı savunması olarak IFN'nin aslında virüs enfeksiyonlarını şiddetlendirebileceğini belirtmekte fayda var. Diğer bir deyişle, Yeni koronavirüs, bazı proteinleri kendi kullanımları için "ele geçirmek" için konakçı hücrelerin doğal savunma yeteneklerini kullanabileceği ölçüde evrimleşmiş olabilir. .
Derleme / Öngörü Ekonomisti APP Bilgi Grubu
Referans malzemeleri:
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30500-6
