耶魯大學醫學院的科學家們正在利用單細胞RNA測序來研究SARS-CoV-2如何與宿主細胞相互作用。心血管醫學和計算機科學部醫學助理教授David van Dijk博士和實驗室醫學和免疫生物學助理教授Craig Wilen博士利用被感染的人類支氣管上皮細胞(HBECs)的單細胞RNA序列數據來確定病毒如何感染和改變健康細胞。

在bioRxiv預印本服務器上發表的這項研究中，作者確定了纖毛細胞是SARS-CoV-2感染的主要目標。支氣管上皮是對抗過敏原和病原體的保護性屏障。纖毛清除呼吸道的粘液和其他顆粒。他們的發現為病毒如何引發疾病提供了深入的了解。

Wilen和博士后同事Mia Alfajaro博士在空氣-液體界面中使HBECs感染了SARS-CoV-2。在三天的時間里，他們使用單細胞RNA測序來識別感染動態的特征，例如不同細胞類型的感染細胞數量，以及SARS-CoV-2是否激活了感染細胞的免疫反應。專門研究單細胞技術的Van Dijk利用先進的算法來開發工作假設。

圖片來源：Blausen Medical

"機器學習允許我們產生假設。這是一種不同的科學研究方法。我們用盡可能少的假設。測量我們能測量的所有東西，算法向我們呈現假設。"

研究人員與Tamas Horvath博士和Klara szigetii - buck合作，使用電子顯微鏡來了解病毒和靶細胞的結構基礎。這些觀察提供了關于宿主-病毒相互作用的見解，以測量SARS-CoV-2細胞趨向性，或病毒感染不同細胞類型的能力。三天后，成千上萬的培養細胞被感染。作者分析了受感染細胞和鄰近的旁觀者細胞的數據。他們觀察到83%的感染細胞是纖毛細胞。在整個研究過程中，這些細胞是感染的第一和主要來源。該病毒還針對其他上皮細胞類型，包括基底細胞和俱樂部細胞。而杯狀細胞、神經內分泌細胞、簇狀細胞和離子細胞被感染的可能性較小。

基因標記揭示了一種與一種叫做白細胞介素6 (IL-6)的蛋白質有關的先天免疫反應。分析還顯示聚腺苷酸的病毒轉錄本發生了變化。最后，(未感染的)旁觀者細胞也顯示出免疫反應，可能是由于來自感染細胞的信號。從成千上萬個基因中提取，這些算法定位了受感染細胞和未受感染細胞之間的遺傳差異。

在本研究的下一階段，Wilen和van Dijk將檢查SARS-CoV-2與其他類型冠狀病毒的嚴重性，并在動物模型中進行測試。（世聯博研(Bioexcellence)世聯博研Bioexcellence）

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