科學家發現新冠病毒是如何劫持並迅速對人體肺細胞造成損害的

在一個涉及國家新興傳染病實驗室(Neidl)、再生醫學中心(CReM)和網絡系統生物學中心(CNSB)的多組協作中，科學家們報告了人類肺細胞對SARS-CoV-2感染的第一張分子反應圖。波士頓大學醫學院(BUSM)的研究人員將生物工程的人類肺泡細胞與精密、高精度的質譜技術結合起來，確定了SARS-CoV-2感染後肺細胞中宿主蛋白和途徑的變化，為研究疾病病理學和阻斷新冠肺炎提供了新的治療靶點。

他們發現一種被稱為「磷酸化」的蛋白質修飾在這些受感染的肺細胞中變得異常。蛋白質磷酸化在調節機體細胞內的蛋白質功能中起著重要的作用，在正常/健康細胞中，蛋白質豐度和蛋白磷酸化都是高度控制的過程。然而，他們發現SARS-CoV-2使肺細胞陷入混亂，導致這些細胞內蛋白質數量和蛋白質磷酸化頻率的異常變化。這些異常變化有助於病毒繁殖，最終破壞細胞。感染細胞的破壞可能導致廣泛的肺損傷。

據研究人員稱，一旦SARS-CoV-2進入肺細胞，它就會迅速開始開發細胞的核心資源，而這些資源是細胞正常生長和功能所必需的。BUSM生物化學教授安德魯·埃米利博士解釋說：「病毒利用這些資源在逃避人體免疫系統的攻擊的同時，形成了新的病毒，這些病毒隨後會離開疲憊和殘酷受損的肺細胞，讓它們自毀。然後，這些新病毒會感染其他細胞，在這些細胞中，同樣的循環會被重複。」他是BUSM的生物化學教授，安德魯·埃米米博士(Andrew Emili)博士解釋道。

研究人員在感染SARS-CoV-2後1至24小時對肺泡細胞進行了檢查，以了解肺細胞在感染SARS-CoV-2後1、3和6小時內會發生什麼變化，以及隨後(感染後24小時)會發生什麼變化。然後將這些變化與未感染的細胞進行比較。從感染和未感染的肺泡細胞中提取出與不同時間點對應的所有蛋白質，並用獨特的條形碼標籤「串聯質量標籤」進行標記。這些標記，只有通過質譜儀才能準確地檢測到，可以穩健地量化細胞中的蛋白質和磷酸化豐度。

「我們的結果表明，與正常/未感染的肺細胞相比，SARS-CoV-2感染的肺細胞在數千種蛋白質的豐度和磷酸化事件中表現出顯著的變化，」BUSM的病理學和實驗室醫學教授、CReM主任Darrell Kotton說。

「此外，我們的數據還表明，SARS-CoV-2病毒最早在感染後1小時就會引起大量這些變化，並為宿主肺細胞被完全劫持奠定了基礎，」Neidl微生物學副教授、首席研究員Elke M？hlberger博士補充說。

BUSM和CReM研究員醫學副教授安德魯·威爾遜(Andrew Wilson)說：「肺細胞有一些重要的生物學特徵，它們不被研究病毒感染的其他細胞類型所複製。」「研究在患者中受損最嚴重的細胞類型的病毒，很可能會產生我們在其他模型系統中看不到的洞察力。」

研究人員還分析了他們的數據，以確定新冠肺炎治療的潛在機會，並發現至少18種已有的臨床批准的藥物(最初是為其他疾病而開發的)有可能被重新利用，用於進行治療。這些藥物在阻止SARS-CoV-2在肺細胞中的增殖方面顯示出了非凡的前景.

研究人員認為，這些信息是無價的，並為新的、潛在的、更重要的是，一種成本效益高、節省時間的治療策略來對抗新冠肺炎鋪平了道路。