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研究人员绘制了鼻腔与支气管 肺细胞中感染的图谱

北卡罗来纳州,夏佩尔山-2020年6月1日-在《细胞》杂志上发表的一项重大科学研究中,UNC医学院和UNC吉林斯全球公共卫生学院的科学家们对SARS-CoV-2的具体方法进行了描述-导致的-在很大程度上感染鼻腔-复制特定的细胞类型-并在呼吸道下端的细胞(包括肺)中感染和复制的能力逐渐下降。

研究结果表明,这种病毒倾向于首先在鼻腔中牢固地建立,但是在某些情况下,该病毒被吸入肺部,可能导致更严重的疾病,包括潜在的致命性。

“如果鼻子是播种肺部感染的主要起始部位,那么应广泛使用口罩来保护鼻道,以及任何减少鼻病毒的治疗策略,例如鼻腔冲洗或抗病毒鼻喷雾剂,这项研究的共同资深作者,医学博士James C. Moeser杰出杰出教授,UNC大学医学院的Marsico Lung研究所所长说。

该研究的另一位共同资深作者是UNC吉林斯公共卫生学院的Ralph Baric博士,威廉R.凯南杰出流行病学教授。

巴里克说:“这是一项具有里程碑意义的研究,它揭示了在SARS-CoV-2感染后调节疾病进展和严重程度的机制的新的出乎意料的见解。”巴里奇说,他还拥有UNC医学院的微生物学任职资格。“此外,我们为SARS-CoV-2描述了一个新的逆向遗传平台,使我们能够生产关键指标病毒,从而支持旨在控制这种可怕疾病的扩散和严重程度的国家疫苗工作。”

SARS-CoV-2最初于2019年底在中国引起暴发,并蔓延至世界各地,感染了近600万人,并杀死了35万人。在这些感染和死亡中,美国几乎占三分之一。

UNC-Chapel Hill小组在他们的研究中力求更好地了解有关该病毒的许多知识,包括它感染气道中的哪些细胞,以及它如何进入患者的肺部。

在一组实验室实验中,研究人员使用了不同的SARS-CoV-2分离株,以观察它们如何有效感染人呼吸道不同部位的培养细胞。他们发现了一个显着的连续变化或梯度变化的模式,从鼻腔内衬细胞中较高的SARS-CoV-2感染性到喉咙和支气管内细胞中较低的感染性到肺细胞中较低的感染性。

科学家还发现,ACE2-病毒用于进入细胞的细胞表面受体-在鼻腔细胞中含量较高,而在下呼吸道细胞表面含量较低。这种差异至少可以部分解释为什么上呼吸道鼻壁细胞更容易感染。

其他实验集中在TMPRSS2和弗林蛋白酶上,这是在许多人细胞中发现的两种蛋白质切割酶。人们认为,SARS-CoV-2使用这两种酶来重塑关键病毒蛋白并进入人体细胞。实验证实,当这些人类酶更加丰富时,这种特殊的感染细胞并复制自身的能力增强。

研究人员发现,这种病毒可以感染称为上皮细胞的气道内壁细胞,并在一定程度上感染所有重要的“肺细胞”肺细胞,这些细胞有助于将吸入的氧气转移到血液中。但是SARS-CoV-2几乎不会感染其他气道细胞。

有趣的是,尽管这些细胞同时表达ACE2和TMPRSS2,但它并未感染称为俱乐部细胞的气道内壁细胞。此外,来自不同人类供体的相同类型的气道上皮细胞,特别是下气道上皮细胞,在感染敏感性上往往有很大差异。这些发现表明,气道细胞中存在未被发现的因素,可以帮助确定个体的感染过程-众所周知,该过程从轻度或无症状一直到呼吸衰竭和死亡都有很大差异。

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