一项新的研究揭示了SARS-CoV-2可通过病毒侵入因子感染哪些细胞类型。该研究还表明，这些病毒进入因子在某些个体中的基因表达增加，部分解释了COVID-19严重程度与年龄、性别和吸烟状况有关的差异。这项研究从人类细胞图谱肺生物网络演化而来，主要贡献来自Helmholtz Zentrum München、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所、Wellcome Sanger研究所和格罗宁根大学医学中心。

COVID-19影响每个人的方式并不相同。虽然冠状病毒SARS-CoV-2主要表现在肺部，但它也可以感染其他器官。整个大流行期间的临床观察也表明，一些人群——如老年人、男性和吸烟者——往往受到这种疾病的更严重影响。到目前为止，这种现象的分子原因还没有被描述。

此前的研究表明，为了感染人类细胞，SARS-CoV-2需要细胞含有特定的基因病毒进入因子——即ACE2受体和蛋白酶(TMpRSS2或CTSL)。因此，了解哪些细胞类型同时表达ACE2和一种蛋白酶，将有助于我们了解哪些细胞可能感染SARS-CoV-2。

人类细胞图谱(HCA)联盟旨在绘制人体的每一种细胞类型，改变我们对生物学和疾病的理解。在这项研究中，来自HCA肺生物网络的研究人员共同贡献并分析了来自单个细胞的基因表达数据。他们一起分析了100多个健康人的单细胞基因表达数据集，以观察哪种细胞类型同时表达ACE2和一种蛋白酶。

分析表明,特定细胞类型的肺癌和呼吸道上皮细胞,而且在肝脏、结肠,眼睛富含基因病毒进入的因素(= ACE2受体的高表达和蛋白酶)——因此包含必要的分子,允许SARS-CoV-2感染。

此外，研究人员发现，与女性相比，老年人细胞中潜在的病毒进入因子的基因表达量增加，而且男性的表达量略高于女性。此外，吸烟者的细胞(特别是气道细胞)比非吸烟者表达更多的SARS-CoV-2进入因子。这些发现与这些人群中报告的COVID-19患者疾病严重程度差异相匹配，从而为这种差异提供了分子上的解释(仅次于本研究未调查的其他因素，如较弱的免疫系统)。

生物医学研究的大数据

"在防治这一大流行病的过程中，我们不能仅仅依靠一些观察得出的结论。相反，我们必须依赖对大数据的稳健分析。例如，为了评估病毒进入所需的ACE2受体是否在老年人群的细胞中更丰富，我们需要在我们的数据集中对许多不同的个体进行强有力的表征。利用来自人类细胞图谱的数据，我们可以模拟细胞中基因病毒进入因子如何在人群中表达，”Malte Lücken说，他是Helmholtz Zentrum的计算生物学家München，也是这项研究的共同第一作者。

“这项大规模研究的一个关键方面是我们能够分析的样本的年龄范围。这项研究包括了人类发育阶段的数据，儿童和年轻人的样本，以及老年人的样本。这给了我们评估人类一生中发生的变化的独特能力。这些庞大的数据让我们能够看到年龄、性别和吸烟状况之间的分子差异，”威康桑格研究所论文的作者Kerstin Meyer说。

“这项研究是整个领域融合的缩影。在人类细胞图谱联盟中，每个生成健康人类肺数据的人都贡献了他们的数据，包括已发表的和未发表的，以支持我们的分析。当我们超越了联盟，更多的实验室也为这项工作贡献了数据。只有通过这些贡献，我们的分析才成为可能，”亥姆霍兹中心München计算生物学研究所主任费边·泰斯补充道。

优势和局限性

该研究调查了哪些细胞最有可能被SARS-CoV-2感染。该结果部分解释了由于细胞的分子结构不同，疾病的严重程度在不同人群中可能有所不同。这为进一步的干预研究提供了目标。展望未来，这些发现也可能有助于更好地理解冠状病毒在人体中的传播。病毒进入因子的表达与增加的感染或疾病严重程度之间的联系已经在小鼠和实验室中得到证实，但还需要在人类中进一步验证。

# # #

亥姆霍兹慕尼黑中心的

Helmholtz Zentrum München是一家研究中心，致力于为预防和治疗环境性疾病提供个性化的医疗解决方案，并在快速变化的世界中促进社会的健康发展。它调查生活方式、环境因素和个人遗传背景相互作用而发展起来的重要常见病，特别关注糖尿病、过敏和慢性肺部疾病。Helmholtz Zentrum München总部位于慕尼黑北部的Neuherberg，拥有约2500名员工。它是赫姆霍尔兹协会(Helmholtz Association)的成员，赫姆霍尔兹协会是德国最大的科学组织，拥有19个研究中心，4万多名员工。