从患者样本中分离出的严重感染 SARS-COV-2 病毒颗粒（黄色）的细胞（紫色）的彩色扫描电子显微照片。在马里兰州德特里克堡的 NIAID 综合研究设施 (IRF) 拍摄的图像。来源：NIAID
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由 TGen 领导的一项国际研究的结果表明，SARS-CoV-2利用了已患有肺部疾病的患者的基因变化。
由希望之城的附属机构转化基因组学研究所 (TGen) 共同领导的一个国际科学团队的一项研究结果表明，就像在抽水之前将水倒在井口上一样，慢性肺病患者的气道细胞疾病已“准备好”感染COVID-19病毒，从而导致更严重的症状、更差的结果和更大的死亡可能性。
今天发表在《自然通讯》上的这项研究详细介绍了慢性肺病在各种细胞的分子组成中引起的遗传变化，包括排列在肺和气道上的上皮细胞。该研究详细介绍了这些变化如何帮助 SARS-CoV-2（导致 COVID-19 的病毒）进入体内、复制并引发失控的免疫反应，这种反应会使肺部充满液体并经常导致患者需要呼吸器和长期住院治疗。
该团队使用单细胞RNA测序技术从各种数据库中拼出 611,398 个细胞的遗传密码，这些细胞代表了健康（对照）肺和慢性肺病患者。测序和分析使研究人员能够确定可能导致更糟糕的 COVID-19 结果的分子特征。
“我们的研究结果表明，患有慢性肺病的患者在分子上更容易受到 SARS-CoV-2 的感染，”TGen 综合癌症基因组学部副教授、研究人员之一 Nicholas Banovich 博士说。研究的资深作者。Banovich 博士是人类细胞图谱肺生物网络的主要参与者，该网络的数十名成员，代表全球 80 多个机构，也为这项研究做出了贡献。
此外，高龄、男性、吸烟以及高血压、肥胖和糖尿病等合并症都是 COVID-19 风险因素，这些因素会因慢性肺病（如慢性阻塞性肺病 (COPD)）而加剧，间质性肺病 (ILD)，尤其是特发性肺纤维化 ( IPF )，一种肺组织的进行性瘢痕和硬化。
“在大流行早期就认识到，慢性肺病患者患严重 COVID-19 的风险特别高，我们的目标是深入了解造成这种情况的细胞和分子变化，”医学博士、助理医师 Jonathan Kropski 说范德比尔特大学医学中心医学和细胞与发育生物学教授，也是该研究的共同资深作者。
肺细胞和免疫细胞的变化
研究人员专门寻找 AT2 细胞（一种主要的肺上皮细胞类型）的变化，重点关注与 COVID-19 相关的基因的细胞途径和表达水平。他们建立了一个“病毒进入评分”，这是与 SARS-CoV-2 相关的所有基因的综合，并发现慢性肺病患者的细胞得分更高。
使用阿贡国家实验室的高级光子源，研究人员已经确定了一种在癌细胞扩散中起关键作用的酶的结构。
他们还探索了免疫细胞的变化，发现与过度炎症和持续细胞因子产生相关的基因表达失调，这是严重 SARS-CoV-2 感染的两个特征性症状。COVID-19 患者中所谓的细胞因子风暴会释放出一连串免疫细胞涌入肺部，造成严重的器官损伤。
“免疫细胞的基因变化，特别是被称为 T 细胞的特殊白细胞，可能会降低患者对病毒感染的免疫反应，并导致慢性肺病患者患严重疾病和预后不良的风险增加，”Linh Bui 说，博士，Banovich 博士实验室的博士后研究员，也是该研究的主要作者之一。
“我们的数据表明，受慢性疾病损害的肺部分子和细胞水平的免疫微环境可能会促进严重的 COVID-19，”Bui 博士说。