Два конкретных типа клеток в носу были определены как вероятные начальные точки заражения коронавирусом COVID-19. Ученые обнаружили, что бокаловидные и ресничные клетки носа имеют высокий уровень входных белков, которые вирус COVID-19 использует для проникновения в наши клетки. Идентификация этих клеток исследователями из Института Wellcome Sanger, Университетского медицинского центра Гронингена, Университета Лазурного берега и CNRS, Ницца и их сотрудниками в рамках биологической сети Атласа клеток человека в легких, может помочь объяснить высокую скорость передачи COVID-19.
Об этом сообщается сегодня (23 апреля) в журнале «Nature Medicine». Эта первая публикация, созданная совместно с биологической сетью легких, является частью продолжающихся международных усилий по использованию данных Атласа клеток человека для понимания инфекций и болезней. Это также показывает, что клетки глаза и некоторых других органов также содержат вирусные белки. Исследование также предсказывает, как ключевой входной белок регулируется другими генами иммунной системы, и выявляет потенциальные цели для разработки методов лечения, снижающих передачу.
Новое коронавирусное заболевание – COVID-19 – поражает легкие и дыхательные пути. Симптомы пациента могут быть схожими с гриппом, включая жар, кашель и боль в горле, в то время как у некоторых людей симптомы могут не проявляться, но при этом сохраняется передаваемый вирус. В худшем случае вирус вызывает пневмонию, которая в конечном итоге может привести к смерти. Считается, что вирус распространяется через респираторные капли, образующиеся при кашле или чихании инфицированного человека, и, по-видимому, легко передается в пораженных областях. На данный момент вирус распространился более чем в 184 странах и унес более 180000 жизней.
Ученые всего мира пытаются понять, как именно распространяется вирус, чтобы помочь предотвратить передачу и разработать вакцину. Хотя известно, что вирус, вызывающий заболевание COVID-19, известный как SARS-CoV-2, использует аналогичный механизм для заражения наших клеток, как и связанный с ним коронавирус, вызвавший эпидемию SARS 2003 года, точные типы клеток, вовлеченные в носовую оболочку, имели ранее не были обнаружены.
Чтобы выяснить, какие клетки могут быть вовлечены в передачу COVID-19, исследователи проанализировали несколько наборов данных Консорциума Human Cell Atlas§ (HCA) по секвенированию одноклеточной РНК из более чем 20 различных тканей неинфицированных людей. К ним относятся клетки из легких, носовой полости, глаза, кишечника, сердца, почек и печени. Исследователи искали, в каких отдельных клетках экспрессируются два ключевых белка входа, которые используются вирусом COVID-19 для заражения наших клеток.
Доктор. Варадон Сунгнак, первый автор статьи из института Wellcome Sanger, сказал: "Мы обнаружили, что рецепторный белок – ACE2 – и протеаза TMPRSS2, которая может активировать проникновение SARS-CoV-2, экспрессируются в клетках различных органов, включая клетки внутренней оболочки носа. Затем мы обнаружили, что производящие слизь бокаловидные клетки и ресничные клетки в носу имеют самые высокие уровни обоих этих белков вируса COVID-19 из всех клеток в дыхательных путях. Это делает эти клетки наиболее вероятным первоначальным путем заражения вирусом."
Доктор. Мартин Навейн из Университетского медицинского центра Гронингена в Нидерландах сказал от имени Биологической сети HCA: "Это первый раз, когда именно эти клетки носа были связаны с COVID-19. Несмотря на то, что существует множество факторов, которые способствуют передаче вируса, наши результаты согласуются с наблюдаемыми до сих пор высокими темпами инфицирования вирусом. Расположение этих клеток на внутренней поверхности носа делает их очень доступными для вируса, а также может способствовать передаче другим людям."
Два ключевых белка входа ACE2 и TMPRSS2 также были обнаружены в клетках роговицы глаза и в слизистой оболочке кишечника. Это предполагает другой возможный путь заражения через глаза и слезные протоки, а также указывает на возможность фекально-оральной передачи.
Когда клетки повреждены или борются с инфекцией, активируются различные иммунные гены. Исследование показало, что выработка рецептора ACE2 в клетках носа, вероятно, включается одновременно с другими иммунными генами.
Работа проводилась в рамках глобального консорциума Human Cell Atlas, целью которого является создание справочных карт всех человеческих клеток для понимания здоровья и болезней. В сообщество HCA вовлечено более 1600 человек из 70 стран, и данные доступны для ученых всего мира.
Доктор. Сара Тайхманн, старший автор из института Wellcome Sanger и сопредседатель оргкомитета HCA, сказала: "Когда мы создаем Атлас клеток человека, он уже используется для понимания COVID-19 и определения того, какие из наших клеток имеют решающее значение для первоначального заражения и передачи. Эта информация может быть использована, чтобы лучше понять, как распространяется коронавирус. Знание того, какие именно типы клеток важны для передачи вируса, также обеспечивает основу для разработки потенциальных методов лечения, направленных на сокращение распространения вируса."
Глобальная биологическая сеть легких HCA продолжает анализировать данные, чтобы получить более глубокое представление о клетках и мишенях, которые могут быть задействованы в COVID-19, и связать их с характеристиками пациентов.
Профессор сэр Джереми Фаррар, директор Wellcome, сказал: "Выявляя точные характеристики каждого отдельного типа клеток, Атлас клеток человека помогает ученым совершенно по-новому диагностировать, отслеживать и лечить заболевания, включая COVID-19. Исследователи во всем мире работают беспрецедентными темпами, чтобы углубить наше понимание COVID-19, и это новое исследование является свидетельством этого. Международное сотрудничество и открытый обмен исследованиями имеют решающее значение для быстрой разработки эффективных средств диагностики, лечения и вакцин, гарантируя, что ни одна страна не останется позади."