Den fagfellevurderte studien, utgitt som et fortrykk, vil bidra til å fokusere innsatsen for å forstå hva SARS-COV-2 gjør i kroppen, hvorfor noen mennesker er mer utsatt, og hvordan du best kan søke etter behandlinger, sier forskerne.
Da nyheten kom om et nytt koronavirus i Kina, Ordovas-Montanes og Shalek hadde allerede studert forskjellige celletyper fra hele det menneskelige luftveiene og tarmen. De hadde også samlet data fra primater og mus.
I februar, de begynte å dykke ned i disse dataene.
Vi begynte å se på celler fra vev, for eksempel slimhinnen i nesehulen, lungene, og tarmen, basert på rapporterte symptomer og hvor viruset er påvist. Vi ønsket å gi best mulig informasjon i hele vårt spekter av forskningsmodeller. "
Jose Ordovas-Montanes, Ph.D. ved Boston Children's Hospital
Nyere forskning hadde funnet ut at SARS-CoV-2-i likhet med den nært beslektede SARS-CoV som forårsaket SARS-pandemien, bruker en reseptor kalt ACE2 for å komme inn i menneskelige celler, hjulpet av et enzym kalt TMPRSS2. Det fikk Ordovas-Montanes og Shalek og kollegaer til å stille et enkelt spørsmål:Hvilke celler i luftveier og tarmvev uttrykker både ACE2 og TMPRSS2?
For å løse dette spørsmålet, teamet vendte seg til enkelcellet RNA-sekvensering, som identifiserer hvilken av omtrent 20, 000 gener er "på" i individuelle celler. De fant at bare en liten prosentandel av menneskelige respiratoriske og tarmceller, ofte godt under 10 prosent, lage både ACE2 og TMPRSS2. Disse cellene faller i tre typer:begerceller i nesen som skiller ut slim; lungeceller kjent som type II -pneumocytter som hjelper til med å vedlikeholde alveolene (sekkene der oksygen tas inn); og en type såkalte enterocytter som strekker tynntarmen og er involvert i næringsopptak.
Prøvetaking fra ikke-menneskelige primater viste et lignende mønster av mottagelige celler.
"Mange eksisterende respiratoriske cellelinjer inneholder kanskje ikke hele blandingen av celletyper, og kan savne typene som er relevante, "Ordovas-Montanes notater." Når du forstår hvilke celler som er infisert, du kan begynne å spørre, 'Hvordan fungerer disse cellene?' 'Er det noe i disse cellene som er kritisk for virusets livssyklus?' Med mer raffinerte mobilmodeller, vi kan utføre bedre skjermer for å finne det eksisterende medisiner er rettet mot biologien, gir en springbrett for å gå inn i mus eller ikke-menneskelige primater. "
Men det var studiens andre funn som mest fascinerer forskerne. De oppdaget at ACE2 -genet, som koder for reseptoren som brukes av SARS-CoV-2 for å komme inn i menneskelige celler, stimuleres av interferon - et av kroppens viktigste forsvar når det oppdager et virus. Interferon slått faktisk på ACE2 -genet på høyere nivåer, potensielt gi viruset nye portaler for å komme inn.
"ACE2 er også kritisk for å beskytte mennesker under ulike typer lungeskader, "bemerker Ordovas-Montanes." Når ACE2 kommer opp, Det er vanligvis et produktivt svar. Men siden viruset bruker ACE2 som mål, vi spekulerer i at det kan utnytte den normale beskyttende responsen. "
Interferoner, faktisk, blir testet som behandling for COVID-19. Ville de hjelpe, eller ville de gjøre mer skade enn godt? Det er ikke klart ennå.
"Det kan være at hos noen pasienter, på grunn av timingen eller dosen, interferon kan inneholde viruset, mens i andre, interferon fremmer mer infeksjon, "sier Ordovas-Montanes." Vi vil bedre forstå hvor balansen ligger, og hvordan vi kan opprettholde en produktiv antiviral respons uten å produsere flere målceller for viruset å infisere. "
Funnene kan også øke nye undersøkelseslinjer rundt ACE -hemmere. Disse stoffene brukes ofte til å behandle hypertensjon, som har vært knyttet til mer alvorlig COVID-19 sykdom. Påvirker ACE -hemmere folks risiko?
"ACE og ACE2 fungerer i samme vei, men de har faktisk forskjellige biokjemiske egenskaper, "Ordovas-Montanes advarer." Det er kompleks biologi, men det vil være viktig å forstå effekten av ACE -hemmere på folks fysiologiske respons på viruset. "
Det er også for tidlig å prøve å knytte studiefunnene til "cytokinstormen, "en løpsk inflammatorisk respons som er rapportert hos svært syke COVID-19-pasienter. Cytokiner er en familie av kjemikalier som samler kroppens immunrespons for å bekjempe infeksjoner, og interferon er en del av familien.
"Det kan være at vi ser en cytokinstorm på grunn av at interferon ikke kunne begrense viruset til å begynne med, så lungene begynner å ringe etter mer hjelp. Det er akkurat det vi prøver å forstå akkurat nå. "
Teamet ønsker også å utforske hva viruset gjør i cellene det er målrettet mot, og for å studere vevsprøver fra barn og voksne for å forstå hvorfor COVID-19 vanligvis er mindre alvorlig hos yngre mennesker. Studier vil fortsette ved Boston Children's med støtte fra Benjamin Raby, MD, MPH, sjef for lungemedisin, Bruce Horwitz, MD, Ph.D., i akuttmedisin, og Scott Snapper, MD, PhD, sjef for gastroenterologi.
Carly Ziegler, Samuel Allon, og Sarah Nyquist, fra MIT og Harvard, og Ian Mbano fra Africa Health Research Institute var medforsteforfattere på artikkelen i Celle . Studien ble gjort i samarbeid med Human Cell Atlas (HCA) Lung Biological Network -gruppen. Forfatterne rapporterer ingen konkurrerende interesser. Se papiret for en fullstendig liste over finansiere og forfattere.
"Dette har vært en utrolig samfunnsinnsats - ikke bare i Boston, men også med samarbeidspartnere rundt om i verden som alle har delt sine upubliserte data for å prøve å gjøre potensielt relevant informasjon tilgjengelig så raskt som mulig, "sier Shalek, som var med seniorforfatter på papiret sammen med Ordovas-Montanes. "Det er inspirerende å se hvor mye som kan oppnås når alle kommer sammen for å løse et problem."
Kronisk hoste kan lindres med nytt stoff
Antibiotikaresistens dobles på bare to tiår
Detaljert kart over mikrobiom for menneskelig tunge
Oppdagelse av 100 nye gener kan hjelpe til med forskning på pigmenteringssykdommer
Mikroplast identifisert i menneskelig avfall for første gang
Ny forskning identifiserer en kobling mellom tarmmikrobiomet og slag
Endring av mikrobiom i øvre luftveier hos barn relatert til følsomhet for SARS-CoV-2
Forskere testet nasofaryngeal mikrobiom hos barn opp til 21 år og fant mikrobiomet endres med alderen. Spesifikke bakterier, hvis overflod også endres med alderen, er assosiert med alvorlig akutt resp
Menn som spiser yoghurt to ganger i uken er mindre sannsynlig å utvikle tarmkreft
Ny forskning har avslørt at menn som spiser to eller flere porsjoner yoghurt per uke, kan redusere risikoen for å utvikle kreft før kreft som kan føre til tarmkreft. Hvis resultatene kan replikeres, y
Lite bevis for mRNA COVID-19 vaksineassosiert trombocytopeni,
foreslår ny FDA -studie Selv om en rekke vaksiner er rullet ut for å motvirke pandemien av coronavirus-sykdommen 2019 (COVID-19), noen alvorlige bivirkninger er rapportert, i form av trombocytopeni. E