对于COVID-19研究人员而言，一个关键问题是，什么原因导致了初始感染的进展，从而导致威胁生命的呼吸系统疾病。在那些因急性呼吸窘迫综合征（ARDS）不幸丧生的COVID-19患者的肺部，这是一个寻找线索的好地方，其中肺部的气囊，肺泡中积聚了液体和细胞浸润，阻止他们与血液交换氧气。 如上所示，一个由NIH（美国国立卫生研究院）资助的研究人员就做到了这一点，以前所未有的单细胞分辨率捕获了COVID-19感染过程中的肺部变化。这些影像数据增加了证据，即导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2主要感染气囊表面的细胞。他们的发现也为治疗COVID-19的最严重后果提供了有价值的线索，表明某种类型的清除免疫细胞可能是导致ARDS的广泛肺部炎症的原因。 该研究结果发表在《自然》 [1]上，由纽约威尔维尔康奈尔大学的Olivier Elemento和Robert E. Schwartz共同完成。他们已经从早期的COVID-19研究中了解到，人体自身的免疫反应会导致肺部炎症，从而导致ARDS。我们缺少的是对感染SARS-CoV-2的免疫细胞和肺组织之间的确切相互作用的理解。与其他严重呼吸道疾病(包括流感和细菌性肺炎)中的急性呼吸窘迫综合征相比，COVID-19患者的急性呼吸窘迫综合征表现如何也不清楚。 传统的组织分析使用化学染色或标记抗体来标记特定的蛋白质和可视化人体组织的重要特征。但使用这些老技术，不可能一次捕获多个这样的蛋白质。为了获得更细致的观察，研究人员使用了一种更先进的技术，称为成像细胞计数术[2]。 这种方法使用一组镧系金属标记的抗体，同时标记组织内细胞上的几十个分子标记。接下来，一种特殊的激光扫描有标记的组织切片，使重金属标签蒸发。当金属被汽化时，它们的独特特征将在质谱仪中检测到，以及它们相对于激光的空间位置。该技术可以精确地绘制出组织样本中不同类型细胞的位置。 在这项新研究中，研究人员将该方法应用于来自于重症COVID-19、急性细菌性肺炎或细菌或流感相关急性呼吸窘迫综合征死亡患者的19个肺组织样本。他们用36个标记物来区分不同类型的肺细胞和免疫细胞，以及SARS-CoV-2刺突蛋白和免疫激活、炎症和细胞死亡的分子标志。为了进行比较，他们还绘制了4个无肺病死亡人群的肺组织样本。 他们总共捕获了200多个肺组织图，代表了所有样本组织中超过66万个细胞。这些图像显示，在所有病例中，呼吸道感染导致免疫细胞进入时周围肺泡壁增厚。与健康的肺相比，受感染的肺细胞死亡数也增加了。 他们的图谱表明死于急性呼吸窘迫综合征的COVID-19患者肺部发生的情况并不完全是独一无二的。这与那些同样死于急性呼吸窘迫综合征的患者的肺部情况类似。 然而，他们确实揭示了一种被称为巨噬细胞的白细胞在COVID-19中潜在的重要作用。结果表明，重症COVID-19患者肺部巨噬细胞比其他肺部感染患者丰富得多。 COVID-19晚期，巨噬细胞也在肺泡壁增加，在那里它们与肺细胞(成纤维细胞)相互作用。这表明，这些相互作用可能在破坏性纤维组织的积聚或肺泡瘢痕中发挥作用，而这些往往在COVID-19严重呼吸道感染中可见。 当病毒开始这种危及生命的损害时，其进展可能并不取决于病毒的持续，而是取决于免疫系统的过度反应。这或许可以解释为什么地塞米松等免疫调节治疗可以使COVID-19病情最严重的患者受益。为了了解更多，研究人员将他们的数据和图谱作为资源提供给世界各地的科学家，他们正忙于了解这种毁灭性的疾病，并帮助结束这种大流行造成的可怕损失。 参考文献：[1] The spatial landscape of lung pathology during COVID-19 progression. Rendeiro AF, Ravichandran H, Bram Y, Chandar V, Kim J, Meydan C, Park J, Foox J, Hether T, Warren S, Kim Y, Reeves J, Salvatore S, Mason CE, Swanson EC, Borczuk AC, Elemento O, Schwartz RE. Nature. 2021 Mar 29.[2] Mass cytometry imaging for the study of human diseases-applications and data analysis strategies. Baharlou H, Canete NP, Cunningham AL, Harman AN, Patrick E. Front Immunol. 2019 Nov 14;10:2657.
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