Den granskade studien, publicerad som förtryck, hjälper till att fokusera ansträngningarna för att förstå vad SARS-COV-2 gör i kroppen, varför vissa människor är mer mottagliga, och hur man bäst söker efter behandlingar, säger forskarna.
När nyheterna kom om ett nytt coronavirus i Kina, Ordovas-Montanes och Shalek hade redan studerat olika celltyper från hela det mänskliga andningssystemet och tarmen. De hade också samlat in data från primater och möss.
I februari, de började dyka in i dessa data.
Vi började titta på celler från vävnader som näshålans slemhinna, lungorna, och tarm, baserat på rapporterade symptom och där viruset har upptäckts. Vi ville ge bästa möjliga information inom hela vårt spektrum av forskningsmodeller. "
Jose Ordovas-Montanes, Ph.D. på Boston Children's Hospital
Ny forskning har funnit att SARS-CoV-2-liksom den nära besläktade SARS-CoV som orsakade SARS-pandemin, använder en receptor som kallas ACE2 för att komma in i mänskliga celler, hjälp av ett enzym som kallas TMPRSS2. Det fick Ordovas-Montanes och Shalek och kollegor att ställa en enkel fråga:Vilka celler i andnings- och tarmvävnad uttrycker både ACE2 och TMPRSS2?
För att ta upp denna fråga, laget vände sig till encells-RNA-sekvensering, som identifierar vilken av ungefär 20, 000 gener är "på" i enskilda celler. De fann att endast en liten andel av mänskliga andnings- och tarmceller, ofta långt under 10 procent, gör både ACE2 och TMPRSS2. Dessa celler finns i tre typer:bägare celler i näsan som utsöndrar slem; lungceller som kallas pneumokyter av typ II som hjälper till att underhålla alveolerna (säckarna där syre tas in); och en typ av så kallade enterocyter som täcker tunntarmen och är involverade i näringsabsorption.
Provtagning från icke-mänskliga primater visade ett liknande mönster av mottagliga celler.
"Många befintliga respiratoriska cellinjer innehåller kanske inte hela mixen av celltyper, och kan sakna de typer som är relevanta, "Ordovas-Montanes noterar." När du väl förstår vilka celler som är infekterade du kan börja fråga, 'Hur fungerar dessa celler?' 'Finns det något inom dessa celler som är avgörande för virusets livscykel?' Med mer raffinerade mobilmodeller, vi kan utföra bättre skärmar för att hitta vad befintliga läkemedel riktar sig mot den biologin, tillhandahålla en springbräda för att gå in i möss eller icke-mänskliga primater. "
Men det var studiens andra fynd som mest fascinerar forskarna. De upptäckte att ACE2 -genen, som kodar för receptorn som används av SARS-CoV-2 för att komma in i mänskliga celler, stimuleras av interferon - ett av kroppens huvudförsvar när den upptäcker ett virus. Interferon aktiverade faktiskt ACE2 -genen på högre nivåer, kan ge viruset nya portaler att komma in.
"ACE2 är också avgörande för att skydda människor under olika typer av lungskador, "konstaterar Ordovas-Montanes." När ACE2 kommer upp, det är vanligtvis ett produktivt svar. Men eftersom viruset använder ACE2 som mål, vi spekulerar i att det kan utnyttja det normala skyddande svaret. "
Interferoner, faktiskt, testas som en behandling för COVID-19. Skulle de hjälpa, eller skulle de göra mer skada än nytta? Det är ännu inte klart.
"Det kan vara så att hos vissa patienter på grund av tidpunkten eller dosen, interferon kan innehålla viruset, medan i andra, interferon främjar mer infektion, "säger Ordovas-Montanes." Vi vill bättre förstå var balansen ligger, och hur vi kan upprätthålla ett produktivt antiviralt svar utan att producera fler målceller för viruset att infektera. "
Resultaten kan också leda till nya undersökningar kring ACE -hämmare. Dessa läkemedel används vanligtvis för att behandla högt blodtryck, som har kopplats till en allvarligare COVID-19-sjukdom. Påverkar ACE -hämmare människors risk?
"ACE och ACE2 fungerar på samma väg, men de har faktiskt olika biokemiska egenskaper, "Ordovas-Montanes varnar." Det är komplex biologi, men det kommer att vara viktigt att förstå effekten av ACE -hämmare på människors fysiologiska svar på viruset. "
Det är också för tidigt att försöka relatera studieresultaten till "cytokinstormen, "ett ivrigt inflammatoriskt svar som har rapporterats hos mycket sjuka COVID-19-patienter. Cytokiner är en familj av kemikalier som samlar kroppens immunsvar för att bekämpa infektioner, och interferon är en del av familjen.
"Det kan vara så att vi ser en cytokinstorm på grund av att interferon misslyckats med att begränsa viruset till att börja med, så lungorna börjar kräva mer hjälp. Det är precis vad vi försöker förstå just nu. "
Teamet vill också utforska vad viruset gör i de celler det riktar sig till, och för att studera vävnadsprover från barn och vuxna för att förstå varför COVID-19 vanligtvis är mindre allvarligt hos yngre människor. Studier kommer att fortsätta på Boston Children's med stöd av Benjamin Raby, MD, MPH, chef för lungmedicin, Bruce Horwitz, MD, Ph.D., inom akutmedicin, och Scott Snapper, MD, Doktorsexamen, chef för gastroenterologi.
Carly Ziegler, Samuel Allon, och Sarah Nyquist, från MIT och Harvard, och Ian Mbano från Africa Health Research Institute var medförsta författare till artikeln i Cell . Studien gjordes i samarbete med Human Cell Atlas (HCA) Lung Biological Network -gruppen. Författarna rapporterar inga konkurrerande intressen. Se tidningen för en fullständig lista över finansiärer och författare.
"Detta har varit en otrolig gemenskapsinsats - inte bara i Boston, men också med samarbetspartners runt om i världen som alla har delat sina opublicerade data för att försöka göra potentiellt relevant information tillgänglig så snabbt som möjligt, "säger Shalek, som var co-senior författare på tidningen med Ordovas-Montanes. "Det är inspirerande att se hur mycket som kan åstadkommas när alla möts för att lösa ett problem."
Studie avslöjar antivirala effekter av curcumin
Snabbmat kan vara den främsta boven i tonårsdepression
Typ 1 -diabetes kopplad till tarmmikrobiom och genetiska faktorer
Ny forskning identifierar en koppling mellan tarmmikrobiomet och stroke
Starkt mikrobiom i tidigt liv kopplat till färre luftvägsinfektioner
Tarmbakterier kan förutsäga risken för pulmonell hypertoni
Probiotika kan hjälpa till att bromsa undernäring under de kommande två decennierna,
säger Bill Gates Probiotika eller bra bakterier har visat lovande i potentialen att upprätthålla en frisk tarm. Många studier har bevisat hälsofördelarna med probiotika. Nu, den populära filantropen o
Män som äter yoghurt två gånger i veckan är mindre benägna att utveckla tarmcancer
Ny forskning har avslöjat att män som äter två eller flera portioner yoghurt per vecka kan minska risken för att utveckla cancer före tillväxt som kan leda till tarmcancer. Om resultaten kan replikera
Perfectus Biomed ställer ut på IPS -konferensen i Liverpool
Perfectus Biomed -teamet kommer att ställa ut på konferensen Infection Prevention Society (IPS) i Liverpool denna månad. Konferensen kommer att äga rum på Arena and Convention Center i Liverpool 22-24