本文系生物谷原創編譯，歡迎分享，轉載須授權！
隨著世界各地的科學家們開發出拯救生命的COVID-19疫苗和藥物，許多人仍然想知道究竟為什麼這種疾病在一些人身上是致命的，而在另一些人身上是輕微的。為了解決這個難題，科學家們需要深入了解人體多種類型的免疫細胞如何應對SARS-CoV-2，即導致COVID-19疾病的冠狀病毒。
在一項新的研究中，來自美國拉霍亞免疫學研究所、英國利物浦大學和南安普頓大學等研究機構的研究人員首次詳細概述了人體的CD4+ T細胞如何應對SARS-CoV-2病毒。除此之外，他們的研究還表明，在患病早期，住院的重症COVID-19患者會產生一種有可能殺死B細胞和減少抗體產生的新型T細胞亞群。
這些發現為進一步的詳細分析提供了重要的基礎，並展示了一種稱為單細胞RNA測序（RNA-seq）的前沿技術的力量。相關研究結果於發表在近期Cell期刊上，論文標題為「Imbalance of regulatory and cytotoxic SARS-CoV-2-reactive CD4+ T cells in COVID-19」。
掃描電鏡圖顯示SARS-CoV-2（藍色的圓形物體）從實驗室培養的細胞表面上顯現出來，圖片來自NIAID。
聚焦單個細胞
論文共同通訊作者、拉霍亞免疫學研究所副教授Pandurangan Vijayanand博士說，「這項研究利用單細胞RNA-seq分析了CD4+ T細胞表達的特異性地識別SARS-CoV-2的RNA分子。這讓我們第一次展示了這些對這種病毒感染作出反應的細胞的完整性質。」
論文共同通訊作者、利物浦大學教授Christian H Ottensmeier博士說，「這只是個開始。我們需要有可回頭查閱的參考數據以開展進一步的研究。這項新的研究是新穎的、及時的、詳細的、創新的和開放的。」
Vijayanand和他在拉霍亞免疫學研究所的同事們開創性地在免疫學中使用單細胞RNA-seq。RNA-seq為科學家們提供了一個新的窗口來了解讓每個人對病毒感染作出的不同免疫反應的基因表達模式。在這項新的研究中，這些研究人員將重點放在CD4+ T細胞上，這些細胞在對抗感染方面發揮著許多關鍵作用。
論文共同第一作者、拉霍亞免疫學研究所博士後研究員Benjamin Meckiff博士說，「CD4+ T細胞在協調免疫反應中起著核心作用。它們是一個異質性的免疫細胞群體，執行廣泛的功能，我們能夠專門分析它們對SARS-CoV-2作出的反應。」
Vijayanand和Ottensmeier曾計劃利用單細胞RNA-seq分析今年因流感住院患者的CD4+ T細胞。當COVID-19疫情來臨時，這些研究人員在今年3月初也申請批准使用COVID-19患者的樣本來開展研究。Vijayanand說，「我們在這次疫情早期就在收集合適的樣本。」
這些研究人員將來自40名COVID-19患者的樣本分為兩組進行研究。住院組包括22名患者（其中9名在ICU治療）。非住院組有18名患者，他們經歷了較輕的COVID-19症狀。
他們利用單細胞RNA-seq分析了這些患者中對SARS-CoV-2有反應的CD4+ T細胞的類型。每種類型的T細胞都在對抗病毒中起著作用：一些T細胞（輔助性CD4+ T細胞）提醒身體注意感染，並招募其他免疫細胞，而另一些T細胞（濾泡輔助性T細胞，簡稱TFH細胞）則向B細胞發出信號以製造抗體。最後，還有一些T細胞（調節性T細胞，簡稱Treg細胞）發揮著抑制其他T細胞的作用，使得免疫系統不會破壞人體自身組織。Vijayanand說，「有多種不同類型的T細胞對這種病毒做出反應。」
這些研究人員提醒道，人類研究只能給出相關性的結論，卻不能斷定某些T細胞群體是導致疾病嚴重性的原因。他們認為，一些發現值得進一步研究。
例如，這些研究人員發現，住院患者的「細胞毒性（cytotoxic）」TFH細胞水平較高，這有可能使得這種病毒感染惡化。在這項研究中觀察到的細胞毒性TFH細胞並沒有起到幫助B細胞產生抗體的作用，而是與之前的研究中發現的殺死B細胞的細胞非常相似。他們隨後檢查了患者體內SARS-CoV-2特異性抗體的濃度。那些TFH細胞功能失調的患者也具有較少的抗體。
Meckiff說，「住院患者的TFH細胞顯示的基因表達特徵表明它們出現功能失調，並沒有給B細胞提供我們期望的幫助。」
為未來的研究奠定基礎
總的來說，這項研究為科學界探索CD4+ T細胞對SARS-CoV-2的反應提供了一個起點，並且也為比較不同時間或不同疾病嚴重程度的人作出的反應建立了基線。為了支持這些努力，這些研究人員在這個項目開始僅兩個月後就立即在網上公布了他們的數據。
論文共同第一作者、拉霍亞免疫學研究所生物信息學專家Ciro Ramírez-Suástegui說，「我們必須快速公布。讓每個人都能獲得這些數據是至關重要的。」
論文共同作者、拉霍亞免疫學研究所生物科研究技術員Vicente Fajardo說，「當然還有更多值得探索的地方。」
事實上，這些數據和研究方法可能不僅僅對傳染病研究很重要。Ottensmeier解釋說，更好地了解身體對病毒作出的反應，還可以指導未來對癌症免疫療法的研究。
Ottensmeier說，「通過這項研究，我們利用了我們長期以來的合作，解決一個新的人類健康難題。接下來，我們可以將對血液中對新出現病毒的反應的理解擴展到理解當我們的免疫系統應對癌症時組織中發生了什麼。」
Ottensmeier和Vijayanand正致力於對COVID-19患者開展進一步分析，還計劃擴大與利物浦大學的更廣泛合作。
參考資料：
1.Benjamin J. Meckiff et al. Imbalance of regulatory and cytotoxic SARS-CoV-2-reactive CD4+ T cells in COVID-19. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.10.001.
2.Every COVID-19 case seems different; these scientists want to know why
https://medicalxpress.com/news/2020-10-covid-case-scientists.html