2020-02-17
文章題目：
Specific ACE2 Expression in Cholangiocytes May Cause Liver Damage After 2019-nCoV Infection
發表雜志：
bioRxiv
2月5日，復旦大學附屬中山醫院肝癌研究所等機構的研究人員利用單細胞轉錄組測序技術，對肝臟組織中的新型冠狀病毒受體——ACE2進行了無偏倚評估。結果表明，新冠病毒可能直接與ACE2陽性的膽管細胞結合，但不一定與肝細胞結合。這一發現有助于揭示新冠病毒的肝損傷機制，并提示應注意患者在住院治療和治愈后的肝功能保養。
前言
2019年12月，中國湖北省武漢市出現了一種新型冠狀病毒（以下稱新冠病毒），人感染該病毒后會出現發熱和呼吸道癥狀，嚴重感染可導致肺炎、嚴重急性呼吸綜合征、腎衰竭，甚至死亡。在2個月內，新冠病毒從武漢迅速傳播到中國所有省份以及全球20多個國家，截止2020年2月14日9點，全國確診病例63894例，疑似病例13435例，死亡人數1488人。為阻止病毒的蔓延，及時解析其治病原理顯得尤其重要。
血管緊張素轉換酶2 (ACE2)是嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS)的宿主細胞受體，有證據表明其也是新冠病毒的受體。值得注意的是，除呼吸系統癥狀外，相當比例的SARS和新冠病毒感染者表現出不同程度的肝損傷：99位新冠病毒感染病人中，43人有不同程度的肝功能異常,表現為丙氨酸轉氨酶(ALT)和天冬氨酸轉氨酶(AST)高于正常范圍。作為呼吸系統外最常見的器官損傷，新冠病毒感染者的肝臟損傷機制目前仍不明朗。
介于此，作者使用兩套獨立列隊的單細胞轉錄組數據，對健康肝組織中ACE2的細胞類型特異性表達進行無偏倚評估，以推測新冠病毒的肝損傷機制。
研究背景
對多個器官中的細胞進行ACE2蛋白表達研究發現，膽管細胞中存在低表達的ACE2，而肝細胞（實質細胞）、庫普弗細胞（肝臟巨噬細胞）和血管內皮細胞中無ACE2，但抗體檢測可能存在非特異性問題，該結果仍需進一步驗證。
研究手段
單細胞轉錄組測序
數據來源
公共數據集中已發表的肝臟單細胞轉錄組數據、來自4名健康捐獻者的肝臟單細胞轉錄組測序結果。
研究結果
作者首先分析了公共數據庫中肝臟的單細胞轉錄組測序結果。根據標記和文獻對細胞進行分類，結果見圖1A-C。將單個細胞分成亞簇后發現，膽管細胞和肝細胞中發現少量的特異性的ACE2表達，而免疫細胞和基質細胞未見ACE2表達（圖1D）。該結果與已發表的基于蛋白表達的數據一致：庫普弗細胞和內皮細胞中ACE2呈陰性，但與之不同的是，單細胞分析顯示肝細胞中有低頻率的ACE2表達，而不是完全陰性的。
圖1 公開數據庫中發表的肝細胞圖譜的單細胞分析
為確認該結果，作者進一步分析了來自4名健康捐獻者的肝臟細胞。單細胞轉錄組測序共獲得11550個細胞，并將其分成包括實質細胞亞群和多個非實質細胞亞群的16種細胞類型（圖2A-B）。進一步分析發現，ACE2的表達顯著富集于膽管細胞簇（占細胞總數的59.7%），免疫細胞和基質細胞呈現ACE2陰性（圖2D）；另外，肝細胞中ACE2表達量低（2.6%），平均表達水平比膽管細胞中低20倍。另外與蛋白表達分析不同的是，膽管細胞中ACE2的表達水平與肺泡2型細胞相當，而后者是肺中SARS病毒和新冠病毒的主要靶向細胞類型。因此，膽管細胞中ACE2的高表達可能暗示了新冠病毒的侵染和肝損傷機制。
圖2 健康肝臟內部隊列的單細胞分析
結 論
1、新冠病毒可能直接感染膽管細胞，而并非肝細胞。后者具有多種功能，在肝臟再生和免疫反應中發揮重要作用。因此新冠病毒對膽管細胞的潛在損傷可能會對肝臟產生深遠的影響。
2、新冠病毒感染者的肝功能異常可能是藥物治療的副作用，或由肺炎引起的全身炎癥反應導致。
意 義
1、本研究促進了對新冠病毒感染患者肝臟功能障礙機制的理解，研究結果表明，在患者住院期間和治愈后不久，應設置針對肝功能障礙的特殊護理。
2、單細胞胞轉錄組測序(Single-cell RNA-sequencing, scRNA-seq)是在單個細胞水平對 mRNA 進行高通量測序的一項新技術，能夠有效解決組織樣本無法破解的細胞異質性難題，在免疫、腫瘤研究領域可發揮重要作用，本研究充分證明了單細胞分析的高度敏感性和精準性。
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最后，全體派森諾人向奮戰在一線的醫護人員、各行各業的服務人員致以誠摯的問候和敬意，抗擊新冠疫情，我們攜手共進，砥礪前行。
原文索引：http://dx.doi.org/10.1101/2020.02.03.931766
