新型冠状病毒COVID-19的致病分子机制研究取得重大进展
时间 : 2020-07-24     

2020年7月22日中国科学院上海高等研究院的国家蛋白质科学研究(上海)设施质谱系统团队与上海交通大学医学院梁启明团队、复旦大学附属公共卫生临床中心朱彤宇团队合作在国际前沿期刊《Med》(Cell子刊)在线发表题为“Virus-host interactome and proteomic survey of PBMCs from COVID-19 patients reveal potential virulence actors influencing SARS-CoV-2 pathogenesis”的最新研究成果。该研究通过定量蛋白质组的方法对COVID-19病人外周血单核细胞(PBMCs)的蛋白质组进行系统检测,发现了重症患者血液中的多种免疫活性分子水平发生显著变化,通过与病毒nsp10蛋白互作导致患者免疫应答过激,并结合酵母双杂交和AP-MS质谱技术以及基因筛选等方法对SARS-CoV-2病毒蛋白与宿主蛋白的互作组进行了全面的分析,共同揭示了SARS-CoV-2触发细胞因子风暴的机制,为寻求新冠治疗的药物靶标提供了有力的信息。  

新冠肺炎疫情目前已在全球范围内迅速蔓延,截止目前,累计感染人数超过1500万,对全球公共卫生造成严重威胁并对全球经济造成严重影响。目前对新冠肺炎仍缺乏有效的抗病毒治疗手段,因而对新冠病毒的致病分子机制的深入并系统的研究尤为迫切。  

研究人员首先在HEK293细胞中表达了绝大部份的SARS-CoV-2病毒蛋白,通过AP-MS的方法鉴定到286个宿主蛋白与该病毒存在特异性相互作用,对它们进行通路分析揭示了病毒蛋白与细胞炎症和先天性免疫响应相关蛋白的特异性相互作用,关键的病毒-细胞蛋白网络影响了病毒蛋白nsp10与细胞蛋白NKRF的相互作用。为了阐明SARS-CoV-2病毒侵染对人体造成的影响,研究人员紧接着对41例临床PBMCs样本(6个健康人、22个轻症患者、13个重症患者)进行了深度的定量蛋白质组学分析:共鉴定到6739个蛋白,4274个蛋白质能够在3类样本中被定量到。通过对样本质谱定量数据的统计学分析与信号通路分析发现:与健康人相比,患者体内的T细胞激活、中性粒细胞介导的免疫反应等通路发生显著变化。其中,白介素-8等细胞趋化因子的表达在患者血液中发生了显著的上调;后期生化实验也验证了IL-8和IL-6在重症患者中显著升高,治愈后可恢复到初始水平。  

本研究整合了病毒主导的互作网络分析和临床样本的定量蛋白质组学分析,鉴定到了SARS-CoV-2病毒蛋白的潜在宿主靶标,揭示了SARS-CoV-2病毒调控宿主重要的细胞过程以及攻击宿主免疫系统的可能分子机制,为新冠病毒相关药物研发提供了重要的理论基础。  

该工作由质谱系统团队与梁启明课题组、朱彤宇团队合作共同完成,梁启明课题组李晶娇博士、朱彤宇团队的郭明泉博士、质谱系统技术骨干田晓旭和吴萍等为共同第一作者,质谱系统殷跃参与了部分质谱分析相关工作。梁启明教授、朱彤宇教授、彭超博士、刘振山博士为共同通讯作者。 

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委、中科院关键技术人才、上海市精神病重点实验室开放课题等项目的支持


    
图示:新冠病毒侵染细胞的潜在靶标以及分子机制  
  
论文链接:https://www.cell.com/med/fulltext/S2666-6340(20)30015-5  
(蛋白质上海设施提供)