新COVID-19肺细胞图谱揭示为什么SARS-CoV-2是不同的

一个新的研究是最详细的图片画的SARS-CoV-2肺部感染,导致致命的COVID-19揭示机制,可以解释长期并发症和展示COVID-19不同于其他传染病。

瓦大学,美国哥伦比亚大学的研究人员领导的内科医生和外科医生和赫伯特•欧文综合癌症中心的研究发现,在病人死于感染,COVID-19释放有害的炎症失控的小游戏,直接破坏和再生受损的肺细胞参与气体交换,并加速肺部疤痕。

尽管这项研究观察了肺患者死于这种疾病,它提供了坚实的领导为什么严重的幸存者COVID可能经历长期呼吸道并发症由于肺部疤痕。

“这是一个毁灭性的疾病,但COVID-19肺的图片我们的第一步是识别潜在目标和干扰的一些疾病的治疗恶性电路。特别是,针对细胞负责肺纤维化早期可能预防或改善长期并发症严重COVID-19幸存者,”说本杰明伊扎尔,医学博士医学助理教授,带领一群40多名调查人员在几个月来完成一系列的分析通常需要数年时间。

本研究,同伴纸由哈佛大学/麻省理工学院的研究人员,哥伦比亚大学的研究人员也做出了贡献,在4月29日发表在《自然》杂志上。

研究了阿特拉斯COVID肺细胞

从其他调查这项新研究是独一无二的,因为它直接检查肺组织(而不是痰或支气管冲洗)使用单细胞分子分析能够识别每个细胞在组织样本和记录每一个细胞的活动,从而导致细胞的阿特拉斯COVID肺。

“一个正常的肺会有许多相同的细胞在COVID我们发现,但在不同的比例和不同的激活状态,”伊扎尔说。“为了了解COVID-19相比是不同的两个控制肺部和其他形式的感染性肺炎,我们需要看看成千上万的细胞,一个接一个。”

伊扎尔的团队检查肺部19人死于COVID-19,经历了快速的解剖(数小时内死亡)还款肺癌和其他组织收集并立即冻结,non-COVID-19患者的肺。康奈尔大学与调查人员合作,研究人员还将他们的发现比作肺和其他呼吸道疾病的患者。

药物靶向IL-1ß可能减少炎症

相比正常的肺,肺的COVID患者巨噬细胞的免疫细胞,研究发现。

通常在感染期间,这些细胞消耗病原体也调节炎症反应的强度,也可以帮助战斗。

“在COVID-19,我们看到扩张和控制激活巨噬细胞,包括肺泡巨噬细胞和monocyte-derived巨噬细胞,”伊扎尔说。“他们是完全失去平衡,允许炎症加大检查。这会导致一个恶性循环,更多的免疫细胞来引起更多的炎症,最终损害肺组织。”

炎性细胞因子特别是IL-1ß,被这些巨噬细胞产生高速度。

”与其他细胞因子il - 6等,这似乎是普遍流行的各种肺炎,IL-1ß生产巨噬细胞在COVID-19更明显比其他肺病毒或细菌感染,”伊扎尔说。“这很重要,因为药物存在打压IL-1ß的影响。”

这些药物在临床试验中已经被测试COVID患者。

严重COVID也防止肺修复

在一个典型的感染,病毒损害肺细胞,免疫系统清除病原体和碎片,和肺再生。

但在COVID,新的研究发现,不仅SARS-CoV-2病毒破坏肺泡上皮细胞重要的气体交换,随之而来的炎症还会损害剩余的细胞再生能力受损的肺。

尽管肺仍然包含细胞可以维修,永久陷阱这些细胞在一个中间细胞炎症状态,使他们无法完成最后一个步骤更换所需的分化成熟肺上皮细胞。

”等,IL-1ß似乎是罪魁祸首在诱导和维持这个中间细胞状态,”伊扎尔说,“因此在COVID-19连接炎症和肺再生受损。这表明,除了减少炎症,针对IL-1ß有助于休息刹车细胞肺修复所必需的。”

防止加速肝纤维化

研究人员还发现大量的具体的成纤维细胞,称为病态的成纤维细胞,建立快速疤痕COVID-19肺。成纤维细胞时填满肺部疤痕组织,这一过程被称为纤维化肺小细胞参与气体交换和空间永久损坏。

鉴于这种疾病病理成纤维细胞的重要性,伊扎尔的团队紧密的细胞进行分析,以发现潜在的药物靶点。算法叫做毒蛇,由安德里亚Califano开发之前,博士,哥伦比亚大学系统生物学瓦大学的内科医生和外科医生,确定几个分子发挥重要作用的细胞,可能是现有药物的目标。

“这分析预测,抑制STAT信号就会减轻由不睡觉而产生任何有害的影响造成病理成纤维细胞,”伊扎尔说。

“我们的希望是,通过共享这一分析和大量的数据资源,其他研究人员和制药公司可以开始测试和扩大这些想法并找到治疗不仅治疗危重病人,而且可以减少并发症的人生存严重COVID-19。”

由几个哥伦比亚实验室团队的努力

“这项研究将在如此短的时间内才可能在几个团队的帮助下在哥伦比亚大学的研究人员,“伊扎尔说。

至关重要的是,在大流行的头几个月,哥伦比亚的病理学和细胞生物学决定从已故COVID病人许多组织快速冷冻保存细胞的分子状态。汉Hibshoosh医学博士,部门主任组织银行发起与伊扎尔的实验室合作,与冷冻组织专家进行单细胞分析。病理学家Anjali Saqi医学博士,病理和细胞生物学教授也在采购和评估样本。

Jianwen,医学博士,提供专业的医学教授,他的实验室在识别和描述细胞肺癌和他们的再生潜力。纤维化专家罗伯特·施瓦贝,医学博士,副教授,在解剖机制基本COVID-19推动肺部疤痕。

“我们非常感谢所有的实验室为这努力和非常幸运在哥伦比亚与手头所有必要的专业知识在一个协作环境,”伊扎尔说。

参考:

黄Melms JC,比尔曼J, H,等。分子单细胞肺致命COVID-19图册》。自然。4月29日在线发表2021:1-9。doi:10.1038 / s41586 - 021 - 03569 - 1

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