SARS-coV-2 предназначается для многих типов ячеек, анализ данных из одной ячейки предполагает
                SARS-CoV-2 может проникать только в клетки, которые имеют рецептор ACE2 (белый) и фермент, известный как протеаза (красный или зеленый). Исследователи обнаружили обе молекулы в клетках, выстилающих крошечные воздушные мешочки в легких (вверху). Предоставлено: Tata Lab, Университет Дьюка.

Новый коронавирус поражает клетки, которые содержат определенные молекулы на своих поверхностях. Сеть исследователей поняла, что у них уже есть данные для идентификации этих клеток.
                                                                                       

Прежде чем он может заболеть людьми, новый коронавирус должен сначала проникнуть в их клетки. Но не любая клетка подойдет. Вирус может проникать только тем, у кого на поверхности определенная комбинация молекул.

Ранее в этом году группа ученых из проекта Human Cell Atlas поняла, что они могут искать эти молекулы в клетках всего тела, используя данные, которые они уже собрали у здоровых людей.

Получив информацию от более чем 4 миллионов человеческих клеток от людей разных возрастов, ученые определили места, где вирус, называемый SARS-CoV-2, может проникнуть в организм. Их результаты показывают, что вирус может проникать в большее количество типов клеток, чем считалось ранее. В работе также предлагаются подсказки о двух центральных вопросах SARS-CoV-2: как вирус может повредить так много различных органов и почему некоторые люди более уязвимы для инфекции. Команда опубликовала предварительный анализ bioRxiv 20 апреля 2020 года.

Массовое сотрудничество почти 200 ученых сделало это возможным, говорит Авив Регев, один из сотрудников и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза в Массачусетском технологическом институте. «Объединившись и поделившись данными, собранными для других целей, мы могли бы сделать выводы, которых мы не могли бы получить иным способом», — говорит она. «Это произошло из-за SARS-CoV-2. И сеть» Атлас клеток человека «помогла нам быстро развернуться. Наука обычно так не работает».

Полная картина

Регев, как и большинство ученых, участвующих в проекте, является частью Атласа клеток человека. Начиная с 2016 года, Atlas объединил биологов со всего мира, чтобы подробно описать каждый тип клеток в организме. Это требовало от них сбора и обмена данными.

Как COVID-19, заболевание, вызванное распространением вируса, исследователи клеток легких решили посмотреть, что они могут узнать из имеющейся у них информации, говорит Мартейн Навейн, член Atlas, изучающий хронические респираторные заболевания в университете. Гронинген в Нидерландах. «Мы уже сотрудничали, и инфраструктура уже была там, поэтому мы могли быстро реагировать», — говорит он. Усилие быстро расширяется, чтобы включить дополнительные части тела.

Исследователи ранее собирали уровни экспрессии РНК из отдельных клеток, используя метод, называемый RNA-Seq для одной клетки. Эти данные позволяют им идентифицировать экспрессию генов, которые кодируют молекулы на поверхности клеток, что является важной информацией для ученых, изучающих SARS-CoV-2. Вирус использует две такие молекулы для проникновения в клетки: рецептор, называемый ACE2, и фермент, известный как протеаза.


            SARS-coV-2 предназначается для многих типов ячеек, анализ данных одной ячейки предполагает
                Члены международной группы, Биологическая сеть легких атласа клеток человека, объединили данные, чтобы предсказать, какие клетки могут проникнуть в SARS-CoV-2. Предоставлено: Анна Гупаловска, Институт Брод

Ученые хотели исследовать организм на наличие клеток с обеими молекулами; Эти клетки потенциально уязвимы для инфекции SARS-CoV-2. В каждой лаборатории, как правило, имелись данные о единичных клеточных РНК только относительно небольшого числа людей, поэтому группы ученых собрались вместе, чтобы сотрудничать. Анализ команды в настоящее время включает 117 наборов данных, в том числе 22 для легких и дыхательных путей, хотя добавляются еще 10 наборов данных, говорит Навейн.

До настоящего времени в результате сотрудничества было получено четыре статьи. В одной из публикаций, опубликованных 23 апреля в журнале Nature Medicine, использовались более ограниченные данные для определения определенных носовых клеток в качестве вероятных мест вирусной инфекции и передачи. В документе BioRxiv, который еще не прошел научную проверку, известную как рецензирование, представлена ​​более полная картина.

Подсказки к сложному заболеванию

COVID-19 убивает многих пациентов, серьезно повреждая их легкие, но становится все более очевидным, что болезнь вызывает травмы и в других местах, что также может привести к смерти. Даже пациенты с легкими заболеваниями могут испытывать потерю обоняния и вкуса, иногда диарею и редко поражения кожи. Между тем, у пациентов с тяжелыми заболеваниями могут возникнуть сердечная и почечная недостаточность, спонтанные тромбы, инсульт и даже судороги. Никто полностью не понимает, почему, но выводы команды могут помочь.

«Эти данные дают хорошее представление о некоторых из загадок COVID-19, в том числе о широком участии органов, наблюдаемых у наших пациентов», — говорит Нафтали Камински, ученый-врач и член Atlas. Камински является руководителем легочной, интенсивной терапии и медицины сна в Медицинской школе Йельского университета, а его преподавательский состав находится на переднем крае ухода за критически больными пациентами с COVID-19. Например, при анализе ключевые входные молекулы обнаруживаются в тканях по всему телу, от клеток, выстилающих легкое, до клеток в сердце, мозге и почках. Это потенциально объясняет, как, если его не контролировать, вирус распространяется и повреждает орган тела за органом.

Новое исследование также предлагает советы о влиянии иммунного ответа на заболевание. Врачи отметили, что COVID-19 может отправить иммунную систему в состояние повышенной нагрузки, вызывая вред для организма. Ученые обнаружили, что клетки с вирусными входными молекулами также экспрессируют иммунные гены, готовые к действию. Эти гены могут потенциально способствовать чрезмерной реакции организма, говорит Камински.

В ходе пандемии появились и другие явные признаки: болезнь сильнее поражает мужчин, пожилых людей и курильщиков. Команда хотела увидеть, проявились ли эти различия на клеточном уровне. Их сравнение показало, что две молекулы обычно присутствуют на более высоких уровнях у мужчин, и уровни имеют тенденцию увеличиваться с возрастом. Влияние курения требует дальнейшего изучения, говорят они.

Выводы исследования приводят с большой оговоркой, указывает Регев. Поскольку анализ основывался на клетках от здоровых людей, эти клетки, идентифицированные как потенциально уязвимые для SARS-CoV-2, являются только предсказаниями, говорит она. Чтобы выяснить, что в действительности происходит во время инфекции, ученые Atlas сейчас исследуют клетки пациентов с COVID-19.

Тем не менее, добавляет Регев, это исследование показывает, что во всех клетках организма «существует широко распространенный потенциал для инфицирования SARS-CoV-2»./p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *