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Protein & Cell | 杨运桂/佟伟民/秦川合作绘制SARS-CoV-2感染恒河猴早期多器官差异转录图谱

日期:2022-04-06  浏览次数:348

来源:BioArt

SARS-CoV-2是人类呼吸道冠状病毒之一,具有高度传播性,其感染会引发机体天然免疫反应,导致肺炎和急性呼吸窘迫综合征。然而,越来越多的COVID-19患者表现出肝脏、心脏、肾脏、血管系统,甚至是神经系统的损伤和严重的康复后遗症,系统研究SARS-CoV-2感染后机体各器官的全转录组变化对于认识宿主免疫应答机制十分必要。


2022年4月4日,中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)杨运桂团队、中国医学科学院基础医学研究所佟伟民团队和中国医学科学院医学实验动物研究所秦川团队合作在Protein & Cell在线发表了题为Differential transcriptomic landscapes of multiple organs from SARS-CoV-2 early infected rhesus macaques的研究成果。通过对SARS-CoV-2感染初期的恒河猴多器官进行RNAscope、数字PCR、免疫组织化学染色和转录组测序(RNA-Seq),研究团队发现SARS-CoV-2在各组织器官中存在广泛的分布和复制;绘制了各组织器官的差异转录变化图谱;解析了大脑皮层组织中NRP1受体的特异性表达升高和组织之间密切的信号传递,以及增强的炎症和天然免疫反应可能导致病毒性脑炎的潜在机制

研究团队首先对健康对照恒河猴(1只雄性)和SARS-CoV-2感染后7天的恒河猴(2只雄性,1只雌性)进行多器官组织收集提取,包括肺、大脑皮层、脑干、小脑、髓质、左心室、右心室、肌肉、肾、脾、肝、肠、胃和生殖器官(睾丸/卵巢),进行了RNAscope和数字PCR实验,发现了SARS-CoV-2在各组织器官中存在广泛的复制和转录信号


通过对各组织器官进行转录组测序,绘制了各组织器官差异转录变化图谱,发现SARS-CoV-2感染早期大脑皮层、小脑和右心室组织呈现出较强转录变化。小脑和右心室组织的转录变化呈现相似性,且与大脑皮层的变化呈现相反特征,组织之间存在密切的信号交流。感染SARS-CoV-2后的大脑皮层中,干扰素受体和SARS-CoV-2受体NPR1特异性升高,呈现出增强的促炎和天然免疫反应特征。巨噬细胞释放炎性细胞因子的mRNA和蛋白质水平升高,CD3+ T淋巴细胞和CD68+巨噬细胞的间质浸润增强,提示巨噬细胞分泌M1相关的炎性细胞因子,导致神经元中激活的炎症反应,从而导致SARS-CoV-2感染引起的病毒性脑炎


综上,本研究结合生物学实验和转录组测序数据的系统性分析,发现了SARS-CoV-2感染在机体多组织器官的广泛分布,绘制了详细的转录组图谱,发现大脑皮层组织中高炎症性和天然免疫反应特征,解析了SARS-CoV-2感染诱发病毒性脑炎的潜在机制。


SARS-CoV-2感染早期恒河猴多器官差异转录图谱

中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)杨运桂研究员、杨莹副研究员,中国医学科学院基础医学研究所佟伟民教授和中国医学科学院医学实验动物研究所秦川教授为本文的共同通讯作者。中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)特别研究助理高纯纯博士,北京地坛医院病理科副主任技师李慢和中国医学科学院医学实验动物研究所副研究员邓巍为本文的共同第一作者。


原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s13238-022-00915-5