2020年新(xīn)型冠狀病毒肆虐全球，對人類的生命安(ān)全與健康造成了巨大的威脅，也給社會經濟運行帶了不可(kě)估量的損失。盡管大多(duō)數新(xīn)冠肺炎病毒感染者表現為(wèi)無症狀或僅輕中(zhōng)度症狀，但約有(yǒu)20%的感染者會加重為(wèi)顯著的肺炎症狀，更有(yǒu)約5%的患者發展為(wèi)急性呼吸窘迫綜合征而面臨死亡。那麽新(xīn)冠肺炎與普通肺炎在緻病機制上有(yǒu)何不同，又(yòu)是什麽因素決定了新(xīn)冠患者是否會由輕症轉為(wèi)重症呢(ne)？

2021年1月21日，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬婦産(chǎn)科(kē)醫(yī)院錢俊斌研究員與比利時VIB研究所Diether Lambrechts 教授以及魯汶大學(xué)等團隊合作(zuò)，在Cell Research雜志(zhì)在線(xiàn)發表了題為(wèi)“Discriminating mild from critical COVID-19 by innate and adaptive immune single-cell profiling of bronchoalveolar lavages”的研究。該研究對22位新(xīn)冠肺炎和13位普通肺炎病人的肺泡灌洗液進行了單細胞轉錄組、免疫組 (TCR, BCR) 聯合測序，系統構建了新(xīn)冠肺炎免疫反應圖譜 （圖1），第一次在單細胞水平上比較了新(xīn)冠肺炎與普通肺炎在緻病機制上的區(qū)别，并在整合分(fēn)析後揭示了輕症轉為(wèi)重症新(xīn)冠肺炎的關鍵免疫學(xué)動态機制。

圖1:新(xīn)冠肺炎肺泡灌洗液單細胞轉錄組、免疫組測序 

該研究發現新(xīn)冠患者的肺泡灌洗液微環境出現了顯著的細胞組份變化，包括出現了大量活化的中(zhōng)性粒細胞、單核細胞、B細胞、NK細胞等，但肺泡巨噬細胞、上皮細胞等類型卻明顯減少。對每種細胞類型進行深度聚類分(fēn)析後，該研究定義了由多(duō)達50種細胞表型組成的肺炎肺泡灌洗液單細胞圖譜。後續的軌迹分(fēn)析發現多(duō)種免疫細胞類型的分(fēn)化存在顯著差異 （圖2）。比如中(zhōng)、輕症新(xīn)冠患者較重症具(jù)更多(duō)CD8⁺ T_RM細胞和CD4⁺ T_H17細胞的分(fēn)化，其中(zhōng)前者出現明顯TCR克隆增值; 而在重症病人中(zhōng)則湧現大量促進炎症反應的CD8⁺ T_EX和CD4⁺ T_H1 細胞分(fēn)化，後者出現大幅度TCR克隆增值。此外，新(xīn)冠患者漿細胞BCR克隆增值明顯，但很(hěn)快進入功能(néng)障礙的終末期。該研究還發現重症患者單核細胞出現強烈炎症表型，其向巨噬細胞分(fēn)化的能(néng)力卻被削弱，以至缺乏肺泡巨噬細胞來清理(lǐ)被病毒感染的細胞。

圖2:CD8⁺ T細胞分(fēn)化軌迹以及其在新(xīn)冠肺炎中(zhōng)的病理(lǐ)改變

該研究進一步從單細胞轉錄組數據中(zhōng)分(fēn)析出病毒特異性基因的表達 （圖3），并發現新(xīn)冠病毒基因不僅在被感染的上皮細胞中(zhōng)表達，也在多(duō)種免疫細胞中(zhōng)表達。更有(yǒu)意思的是，新(xīn)冠病毒的11種主要基因呈現出差異性表達，比如S基因主要在上皮細胞中(zhōng)表達，而N和ORF10等在免疫細胞中(zhōng)的豐度更高。進一步分(fēn)析發現表達S基因的上皮細胞出現了增強病毒複制與增殖的免疫逃逸現象，而表達N基因的中(zhōng)性粒細胞則出現了顯著的先天性免疫激活，提示中(zhōng)性粒細胞在主動清理(lǐ)病毒過程中(zhōng)發揮重要作(zuò)用(yòng)。但此類中(zhōng)性粒細胞同時表達大量炎症細胞因子并表現出長(cháng)時間不受控制的激活狀态，這可(kě)能(néng)是導緻細胞因子風暴和重症進展的主要元兇。

圖3: 新(xīn)冠病毒基因在不同細胞類型中(zhōng)的差異性表達

最後，該研究分(fēn)析了以多(duō)種病理(lǐ)細胞表型作(zuò)為(wèi)治療靶點的可(kě)行性，并讨論了目前用(yòng)地塞米松等激素療法治療重症新(xīn)冠肺炎的潛在作(zuò)用(yòng)機制，為(wèi)研發新(xīn)的抗擊新(xīn)冠病毒和挽救重症患者的方法提供了重要的理(lǐ)論支持。

浙大醫(yī)學(xué)院附屬婦産(chǎn)科(kē)醫(yī)院的錢俊斌研究員與比利時VIB研究所的Diether Lambrechts 教授為(wèi)該研究的共同通訊作(zuò)者； Els Wauters, Pierre Van Mol, Abhishek Garg, Sander Jansen, Johan Neyts, Joost Wauters（比利時魯汶大學(xué)/大學(xué)醫(yī)院/VIB/Rega研究所）等為(wèi)本研究共同貢獻作(zuò)者。 

全文(wén)鏈接：https://www.nature.com/articles/s41422-020-00455-9

招聘信息：

錢俊斌博士為(wèi)浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬婦産(chǎn)科(kē)醫(yī)院“百人計劃”研究員，博士生導師，現面向海内外招聘優秀博士後研究人員2名(míng)，研究助理(lǐ)/技(jì )術員1-2名(míng)，方向是利用(yòng)單細胞多(duō)組學(xué)測序、高分(fēn)辨率空間組等先進技(jì )術，開展對婦科(kē)腫瘤微環境與免疫治療等轉化醫(yī)學(xué)相關課題的研究。誠摯歡迎相關學(xué)科(kē)的青年學(xué)者加入團隊。