作者:孙国根 黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2021/3/2 11:42:32
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科学家发现新冠患者T细胞变化机制

 

上海市公共卫生临床中心教授卢洪洲、周晓辉传染病医学科研团队,应用国际先进的单细胞转录组测序技术和单细胞染色质可及性分析技术,揭密了新冠患者体内T细胞特性和变化规律,他们剖析了入组的新冠重症、危重患者,普通型患者和健康志愿者(共3组)的外周血T细胞的表观遗传特征和免疫转录图谱,并对数据进行分析后发现,T细胞炎症状态和CD4+T细胞功能缺陷程度轻重是决定新冠患者重症发病或能否恢复健康的关键因素。该研究对深入了解新冠病毒感染致病的免疫机制和指导新冠重症患者的临床救治有重要意义。该成果已刊登于《免疫学前沿》。

据悉,T细胞是抗病毒前线的指挥官和一线战士,在人体与新冠病毒的斗争中发挥着重要作用;抗病毒中和抗体如精准型导弹,可以防止病毒侵入人体细胞;而T细胞亚群中的CD4辅助性T细胞,是辅助抗体产生的关键角色, CD8+T细胞是杀伤性细胞,一旦发现体内有病毒就会直接扑上去杀伤并清除它们。临床发现,老年新冠患者常发生T细胞的数量减少和功能减弱,与他们有更高的重症化率和病死率有关联,但其中T细胞功能变化的具体机制医学界一直未搞清楚。

为搞清楚这一问题,卢洪洲、周晓辉科研团队,首先对新冠重症、危重患者,普通型患者和对照组健康志愿者的外周血单个核细胞进行了单细胞染色质可及性(9例)和转录组(15例)高分辨率深度测序。结果分别获得了极有研究价值的76570和107862个单细胞的数据,然后进行“染色质”可及性和转录组分析,结果在三组中共检测到28535个不同的“峰”,其中41.6%和10.7%分别位于基因组启动子区和增强子区。

周晓辉说,人体基因均存储于细胞核的染色质上,但平时染色质处于一种凝聚的不开放状态。基因要实现表达,需在染色质上对应的特定区域打开,这样,细胞的转录机器才能结合到相应DNA上实现基因表达。染色质的开放就是“染色质可及性”。对基因组上所有开放区域进行测序,即可测出一个“峰”值;而转录组测序则是对基因组转录出的所有信使RNA进行测序,可分析出新冠患者体内有多少基因被转录表达。

据卢洪洲介绍,以往传统的测序分析,每个病人的样本只能产生1套数据,而此次单细胞的高分辨率测序,可对每个病人每个样本中的5000个以上的细胞分别进行精准测序,因此每个病人的样本就可产生5000个以上的不同细胞的独立数据,这样就能更精细地揭示新冠患者细胞的基因表达和功能的关系。

研究结果表明,与健康人对照组相比,在新冠重症和危重患者中,CD4+T细胞的关键基因的染色质可及性比普通型患者中的要低。此外,单细胞转录组测序显示,与健康人对照组相比,新冠重症和危重患者、普通型患者中的T细胞,特别是CD4+T细胞的比例降低,其中辅助性T细胞亦显著减少。同时,研究数据提示, T细胞炎症状态伴随CD4+T细胞功能缺陷程度重轻,是决定新冠患者重症发病抑或能否恢复健康的关键因素。

专家表示,该研究为深入理解新冠病毒感染致病的免疫机制提供了一个全新的视角,对指导新冠重症患者的临床救治有重要参考价值。

相关论文信息:https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.625881

 
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