Was macht SARS-CoV-2, das virus hinter COVID-19, eine solche Bedrohung? Eine neue Studie, geführt von Jose Ordovas-Montanes, Ph. D. an der Boston-Kinderklinik und Alex K. Shalek, Ph. D. am MIT, weist auf die Wahrscheinlichkeit Zell-Typen des virus infiziert. Unerwartet, es zeigt auch, dass einer der Körper die wichtigsten Abwehrmechanismen gegen virale Infektionen können tatsächlich helfen, das virus zu infizieren die sehr Zellen. Befunde wurden veröffentlicht 21 April-Ausgabe der Fachzeitschrift Cell.
Die peer-review-Studie, die als preprint, wird helfen, den Fokus der Bemühungen zu verstehen, was SARS-COV-2 im Körper, warum manche Menschen sind anfälliger, und wie man am besten die Suche nach Behandlungen, die Forscher sagen.
Mehrere research-Modellen
Als die Nachricht brach Sie über eine neue coronavirus in China, Ordovas-Montanes und Shalek hatte bereits das Studium verschiedene Zelltypen aus der ganzen menschlichen Atemwege und Darm. Sie hatten auch die erfassten Daten von Primaten und Mäusen.
Im Februar begannen Sie Tauchen in diesen Daten.
“Wir begannen zu betrachten, Zellen aus Gewebe wie die Schleimhaut der Nasenhöhle, Lunge und Darm, basierend auf den berichteten Symptomen und wo der virus gefunden wurde”, sagt Ordovas-Montanes. “Wir wollten das beste geben Informationen über unser gesamtes Spektrum an research-Modellen.”
COVID-19-Zellen anfällig
Neuere Forschungen hatten festgestellt, dass SARS-CoV-2—wie der eng Verwandte SARS-CoV verursacht, die SARS-Pandemie, nutzt einen rezeptor namens ACE2 um Eintritt in menschliche Zellen ein, unterstützt durch ein Enzym namens TMPRSS2. Das führte Ordovas-Montanes und Shalek und Kollegen zu bitten, eine einfache Frage: Welche Zellen im respiratorischen und intestinalen Gewebe express sowohl ACE2 und TMPRSS2?
Um diese Frage zu beantworten, das team drehte sich um single-cell-RNA-Sequenzierung, die identifiziert, welche der rund 20.000 Gene “auf” in den einzelnen Zellen. Sie fanden heraus, dass nur ein winziger Prozentsatz der menschlichen respiratorischen und intestinalen Zellen, die oft deutlich unter 10 Prozent, sowohl ACE2 und TMPRSS2. Diese Zellen fallen in drei Arten: Becher-Zellen in der Nase, sezernieren Schleim; Lungen-Zellen, bekannt als Typ-II-pneumocytes, die helfen, die Alveolen in der Lunge (die Lungenbläschen, in denen Sauerstoff in); und eine Art von sogenannten enterozyten, die Linie der kleinen Darm und sind beteiligt an der Nährstoff-Aufnahme.
Sampling von nicht-menschlichen Primaten zeigte ein ähnliches Muster der empfänglichen Zellen.
“Viele der vorhandenen respiratorischen Zelllinien enthält möglicherweise nicht den vollständigen Mischung von Zelltypen, und verpassen die Typen, die relevant sind,” Ordovas-Montanes Noten. “Sobald Sie verstehen, welche Zellen infiziert sind, können Sie beginnen zu Fragen, Wie diese Zellen arbeiten?’ ‘Gibt es irgendetwas, was innerhalb dieser Zellen ist wichtig für die virus-Lebenszyklus?’ Mit mehr verfeinert cellular-Modelle, die wir besser können-Bildschirme zu finden, was Drogen Ziel, die Biologie, bietet ein Sprungbrett ins Mäusen oder nicht-menschliche Primaten.”
Interferon: Hilfreich oder schädlich?
Aber es wurde in der Studie die zweite Erkenntnis, dass die meisten Intrigen der Wissenschaftler. Sie entdeckten, dass das ACE2-gen kodiert für den rezeptor verwendet, die durch SARS-CoV-2 zur Eingabe von menschlichen Zellen, angeregt durch interferon—einer der Körper die wichtigste Verteidigung, wenn es einen virus entdeckt. Interferon stellte sich tatsächlich als das ACE2-gen auf höheren Ebenen, potenziell geben das virus neue Portale zu bekommen.
“ACE2 ist auch wichtig, in den Schutz von Menschen während verschiedener Arten der Verletzungen der Lunge”, stellt Ordovas-Montanes. “Wenn ACE2 kommt, das ist meist eine produktive Antwort. Aber da der virus nutzt ACE2 als Ziel, wir spekulieren, dass es sein könnte, die Nutzung, die normale Schutz-Reaktion.”
Interferone in der Tat geprüft werden, wie eine Behandlung für COVID-19. Würden Sie helfen, oder würde Sie mehr Schaden als gutes tun? Das ist noch nicht klar.
“Es könnte sein, dass bei einigen Patienten, weil der Zeitpunkt oder die Dosis interferon kann das virus enthalten, während in anderen, interferon fördert eine Infektion”, sagt Ordovas-Montanes. “Wir wollen besser verstehen, wo das Gleichgewicht liegt, und wie können wir Sie pflegen eine produktive antivirale Immunantwort, ohne dabei mehr Zielzellen für das virus zu infizieren.”
ACE-Inhibitoren und Zytokin-Stürme
Die Ergebnisse werfen auch neue Linien der Untersuchung etwa von ACE-Hemmern. Diese Medikamente werden Häufig verwendet, um Bluthochdruck zu behandeln, die in Verbindung zu mehr schweren COVID-19-Krankheit. Sind ACE-Hemmer, die Menschen das Risiko?
“ACE und ACE2 Arbeit in der gleichen Weg, aber Sie tatsächlich haben unterschiedliche biochemische Eigenschaften, die” Ordovas-Montanes Verwarnungen. “Es ist die komplexe Biologie, aber es wird wichtig sein, zu verstehen die Wirkung von ACE-Hemmern auf die physiologische Reaktion auf das virus.”
Es ist auch zu früh, um zu versuchen, beziehen sich die Ergebnisse der Studie zu den “Zytokin-Sturm”, einem außer Kontrolle geratenen entzündliche Reaktion, die berichtet wurde sehr krank COVID-19 Patienten. Zytokine sind eine Familie von Chemikalien, die Rallye der körpereigenen Immunantwort zur Bekämpfung von Infektionen, und interferon ist ein Teil der Familie.
“Es könnte sein, dass wir sehen, einen Zytokin-Sturm, weil ein Versagen von interferon zu beschränken, das virus zu beginnen, so dass die Lunge rufen Sie für weitere Hilfe. Das ist genau das, was wir versuchen zu verstehen, gerade jetzt.”
Zukünftige Richtungen
Das team will auch erforschen, was das virus in den Zellen aus, die Ziele, und zur Untersuchung von Gewebe-Proben von Kindern und Erwachsenen zu verstehen, warum COVID-19 ist in der Regel weniger streng als bei jüngeren Menschen. Untersuchungen werden weiterhin an der Boston Kinder mit der Unterstützung von Benjamin Raby, MD, MPH, chief of pulmonary medicine, Bruce Horwitz, MD, Ph. D., in der Notfall-Medizin, und Scott Snapper, MD, Ph. D., Leiter der Gastroenterologie.
Carly Ziegler, Samuel Allon, und Sarah Nyquist, der MIT und Harvard und Ian Mbano der Afrika Health Research Institute waren mit-erste Autoren auf dem Papier in der Zelle. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit der Menschlichen Zelle-Atlas (HCA) Lung der Biologischen Netzwerk-Gruppe. Die Autoren berichten keine konkurrierenden Interessen.
