柳叶刀-微生物 | SARS-CoV-2的细胞趋向性

《柳叶刀-微生物》（The Lancet Microbe）创刊号正式发布！本刊是柳叶刀（THE LANCET）旗下的开放获取期刊，也是柳叶刀宏伟蓝图中的重要部分，致力于发表微生物和传染源所有层面的相关研究工作。《柳叶刀-微生物》的及时创刊，恰好可为正在探索SARS-CoV-2致病机制的微生物专家提供有益的帮助。点击如下图片，阅读创刊号社论。

《柳叶刀-微生物》（The Lancet Microbe）第一期发表了Hin Chu及其同事的研究，采用定量RT-PCR的方法比较了SARS-CoV和SARS-CoV-2分别在包括9种人类细胞系在内的25种不同细胞系中的复制能力。本文为其相关评论。文中指出，Hin Chu及同事的研究为设计更加深入的有关动物和人体对SARS-CoV-2易感性的研究指明了可能的方向。然而，要始终需要注意，通过细胞系获得的实验结果也许不能够反映病毒对整个生命体的影响。

《柳叶刀-微生物》（The Lancet Microbe）第一期发表了Hin Chu和同事[1]的研究，采用定量RT-PCR的方法比较了SARS-CoV和SARS-CoV-2分别在包括9种人类细胞系在内的25种不同细胞系中的复制能力。不同细胞系对SARS-CoV和SARS-CoV-2的病毒易感性将为今后研发抗病毒化合物，疫苗株生产，研究细胞间相互作用以及宿主对感染的应答等工作提供有价值的信息。此外，从动物可感细胞中获得的结果也许可能作为血管紧张素转换酶2（ACE2）跨物种识别的一个指标。
Hin Chu及其同事发现，SARS-CoV和SARS-CoV-2均能在一些细胞系中进行有效复制，但只能在非洲绿猴肾细胞系（VeroE6）和恒河猴胚肾细胞系（FRhK4）等非人类灵长类的肾细胞系中诱发细胞变圆、脱落和变性等细胞病变反应。VeroE6是一种在不同实验室普遍用于培养SARS-CoV-2病毒并进行空斑分析的标准细胞系。[2] 由于VeroE6细胞易受感染，饱和密度较低（最适空斑形成），且干扰素α和干扰素β分泌缺陷，所以将其用于病毒学研究较易观察到细胞病变现象。[2] 相对于VeroE6细胞系，采用FRhK4细胞系的研究较少，因此，进一步在完整先天性免疫应答条件下研究病毒导致的细胞病变效应将更有意义。
Hin Chu及其同事分析了其他几种动物肾脏上皮细胞系。[1] LLCMK2（猴子）、RK-13（兔子）、PK-15（猪）和CRFK（猫）细胞系的病毒载量在病毒接种后2小时到120小时之间显著增加。这些结果并不能完全概括迄今为止报道的动物感染趋向性：SARS-CoV-2[3]和SARS-CoV的研究结果表明，猫（和猫科动物）、雪貂及仓鼠有感染的可能，而兔子没有被纳入研究，狗（截至目前）的感染可能性似乎较低，猪不会被感染。细胞的肾脏来源、细胞永生化或培养条件可能导致上述差异出现。
同时，Hin Chu及同事还对不同的蝙蝠细胞系进行了评估，包括源自中华菊头蝠（Rhinolophus sinicus）肾（RSK）和肺（RSL）的细胞系。[1] 只有SARS-CoV在RSK细胞系中呈现出显著的生长能力，但与其他动物细胞系相比，其复制水平更低，RSL细胞系则未见病毒复制。蝙蝠冠状病毒RaTG1序列（在谱系上最接近SARS-CoV-2的病毒）已在中菊头蝠（Rhinolophus affinis）体内被鉴定，因此后续研究需要进一步调查中华菊头蝠细胞系的易感性。[4] 此外，由于通常会在蝙蝠的肛门拭子中检测到冠状病毒，因此未来的研究应该评估动物胃肠道上皮细胞系的易感性。
Hin Chu及同事还比较了肺细胞（Calu3）、大肠细胞（Caco2）、肝细胞（Huh7）和神经细胞（U251）等多种人类细胞系。然而，一些解剖部位或细胞类型（如心肌细胞）没有代表细胞系，或只用一个细胞系来代表一个部位；例如，研究仅用U251细胞代表神经细胞，所以该研究的发现不足以得出病毒具有神经侵袭性的结论，尤其是考虑到这一结论与先前的研究结论存在矛盾之处。[4] SARS-CoV-2在Calu3和Caco2细胞系中的复制能力最强，而这些解剖部位（肺和大肠）正是病毒RNA在人体中呈阳性的部位。[5]
值得注意的是，SARS-CoV-2在Calu3细胞中生长，却不在A549细胞中生长，尽管这两个细胞系都来源于肺腺瘤。本研究与先前在A549细胞中得到的结果一致，A549细胞只有在ACE2过表达时才会被感染，[6]而其他使用Calu3细胞的研究也有此报道。[7]Hin Chu及同事此前曾评估了离体人肺组织对SARS-CoV-2和SARS-CoV的易感性[8]，其结果与本研究一致，显示SARS-CoV-2在Calu3细胞中的生长速度和滴度均高于SARS-CoV。虽然SARS-CoV-2的滴度较高，但该病毒不诱导干扰素分泌，且导致促炎细胞因子的上调较低[8]这些结果暗示SARS-CoV-2的免疫逃避能力更好，但仍需要更深入的机制研究才能得出结论。
与此相反，SARS-CoV在Caco2细胞系中的复制能力比SARS-CoV-2强。该研究获得的描述性数据与新冠肺炎（COVID-19）患者的症状一致；据报道，中国3.7%的新冠肺炎（COVID-19）患者出现腹泻症状，[9] 而多达38.4%的萨斯（SARS）患者出现腹泻症状。[10]未来开展的研究应在原代细胞系、人源性类器官或假复层上皮中进行，这些细胞系可以更真实地模拟人体肠道的生理结构和细胞分化过程。与在离体肺组织中进行的研究类似，[8] 免疫激活过程也需要进行评估。
综上所述，Hin Chu及同事的研究为设计更加深入的有关动物和人体对SARS-CoV-2易感性的研究指明了可能的方向。然而，我们始终需要注意，通过细胞系获得的实验结果也许不能够反映病毒对整个生命体的影响。END

作者声明

I declare no competing interests. 

I thank Mara Andrione for revision of the text. Copyright © 2020 The Author(s). Published by Elsevier Ltd. This is an Open Access article under the CC BY 4.0 license.

作者介绍

Valeria Cagno [e-mail]

Department of Microbiology and Molecular Medicine, University of Geneva Medical School, 1205 Geneva, Switzerland

参考文献：

1.Chu H, Chan JF-W, Yuen TT-T, et al. Comparative tropism, replication kinetics, and cell damage profiling of SARS-CoV-2 and SARS-CoV and implications for clinical manifestations, transmissibility, and laboratory studies of COVID-19: an observational study. Lancet Microbe 2020; published online April 21. https://doi.org/S2666-5247(20)30004-5. 

2. Cellosaurus. Vero C1008 (CVCL_0574). March 12, 2020. https://web.expasy.org/cellosaurus/CVCL_0574 (accessed April 16, 2020). 

3. Shi J, Wen Z, Zhong G, et al. Susceptibility of ferrets, cats, dogs, and other domesticated animals to SARS-coronavirus 2. Science 2020; published online April 8. DOI:10.1126/science.abb7015. 

4. Li YC, Bai WZ, Hashikawa T. The neuroinvasive potential of SARS-CoV2 may play a role in the respiratory failure of COVID-19 patients. J Med Virol 2020; published online Feb 27. DOI:10.1002/jmv.25728. 

5. Wu Y, Guo C, Tang L, et al. Prolonged presence of SARS-CoV-2 viral RNA in faecal samples. Lancet Gastroenterol Hepatol 2020; 5: 434–35. 

6. Mossel EC, Huang C, Narayanan K, Makino S, Tesh RB, Peters CJ. Exogenous ACE2 expression allows refractory cell lines to support severe acute respiratory syndrome coronavirus replication. J Virol 2005; 79: 3846–50. 

7. Sheahan TP, Sims AC, Zhou S, et al. An orally bioavailable broad-spectrum antiviral inhibits SARS-CoV-2 in human airway epithelial cell cultures and multiple coronaviruses in mice. Sci Transl Med 2020; published online April 6. DOI:10.1126/scitranslmed.abb5883. 

8. Chu H, Chan JF, Wang Y, et al. Comparative replication and immune activation profiles of SARS-CoV-2 and SARS-CoV in human lungs: an ex vivo study with implications for the pathogenesis of COVID-19. Clin Infect Dis 2020; published online April 9. DOI:10.1093/cid/ciaa410. 

9. World Health Organization. Report of the WHO-China Joint Mission on Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). Feb 16–24, 2020. https://www. who.int/docs/default-source/coronaviruse/who-china-joint-mission-oncovid- 19-final-report.pdf (accessed April 16, 2020). 

10. Leung WK, To KF, Chan PK, et al. Enteric involvement of severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus infection. Gastroenterology 2003; 125: 1011–17. 

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*中文翻译仅供参考，所有内容以英文原文为准。

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