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Cell 2020年度高被引论文Top 10!

Cell Press CellPress细胞科学 2022-04-27

2020年,Cell共发表论文1,172篇,总被引61,581次, 最新影响因子41.582。新冠肆虐的2020,SARS-CoV-2注定成了不可取代热门课题。为了全人类的生命健康,生命科学研究人员做出了卓越的贡献,下面请跟随小编一起重温一下2020年度Cell的高被引排名前10的论文有哪些吧!


10. 通过单细胞测序方法研究新冠肺炎康复患者B细胞,从而鉴定ARS-CoV-2的强效中和抗体

北京大学谢晓亮、北京佑安医院金荣华团队的这项研究利用高通量单细胞RNA测序和VDJ测序手段,从60位新冠肺炎康复患者,8558个抗原结合的IgG1抗体中,筛选出了14个具有强中和能力的单克隆抗体。其中最有效的抗体BD-368-2中和假病毒的IC50值达到了1.2ng/mL、中和SARS-CoV-2活病毒的IC50值为15ng/mL。该抗体在hACE2转基因小鼠中也展现出很好地治疗和预防效果。中和抗体和S蛋白三聚体的3.8埃低温电镜结构显示,抗体结合表位与ACE2/RBD的结合区域重叠。研究人员还证明了可以根据CDR3H结构的相似性直接选择SARS-CoV-2中和抗体。该研究表明可以通过高通量单B细胞测序有效筛选中和抗体,用于应对传染病大流行。

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9. SARS-CoV-2转录组的结构

韩国国立首尔大学V. Narry Kim、Hyeshik Chang团队的这项研究利用两种互补的测序技术,提出了SARS-CoV-2转录组和表观转录组的高分辨率图。DNA纳米球测序显示,除了典型的基因组和9个亚基因组RNA之外,SARS-CoV-2还产生了编码未知ORF的转录物,这些转录物有融合、缺失与框架转移。利用纳米孔RNA测序,研究者进一步发现病毒RNA上至少存在41处RNA修饰位点并且大部分位于AAGAA模块。带有修饰的RNA比未修饰的RNA有更短的poly(A)尾巴。这表明修饰和3′尾巴之间有联系。进一步探索本研究中发现的未知转录物和RNA修饰的功能,可以为了解SARS-CoV-2的生命周期和机理开辟新的方向。

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8. SARS-CoV-2受体ACE2是人类气道上皮细胞中干扰素刺激的基因,同时也广泛存在于各组织的特定细胞亚群中

美国哈佛大学Alex K. Shalek,麻省理工学院Jose Ordovas-Montanes团队的这项研究利用人类、非人类灵长类动物和小鼠单细胞RNA测序(scRNA-seq)在健康和疾病方面的数据集发现了在组织驻留细胞亚群中的SARS-CoV-2假定靶标。研究者在II型肺细胞、回肠吸收性肠细胞和鼻杯状分泌细胞中发现了ACE2和TMPRSS2共表达细胞。研究者还在体外利用气道上皮细胞震惊地发现ACE2是人干扰素刺激的基因(ISG),并将这一发现扩展到体内病毒感染。该研究数据表明,ACE2作为肺部损伤期间的组织保护性介质,可被SARS-CoV-2通过物种特异性干扰素驱动上调,进一步恶化感染。

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7. SARS-CoV-2利用人ACE2进入细胞的结构和功能基础

中国科学院微生物研究所严景华、齐建勋团队的这项研究确定了SARS-CoV-2(SARS-CoV-2-CTD)刺突(S)蛋白与人类ACE2(hACE2)复合物的晶体结构。hACE2与SARS-CoV-2-CTD的结合模式总体上与SARS-CoV相似。然而原子细节显示SARS-CoV-2-CTD中的关键残基替换加强了相互作用,从而产生了比SARS-RBD更高的受体结合亲和力。此外,有一组鼠单克隆抗体(mAb)以及针对SARS-S1/RBD的多克隆抗体(pAb)无法与SARS-CoV-2 S蛋白结合,提示SARS-CoV和SARS-CoV-2之间的抗原性存在显著差异。

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6. 临床级可溶性人ACE2可抑制人类工程化组织中的SARS-CoV-2感染

血管紧张素转换酶2(ACE2)既是SARS-CoV进入细胞的受体,又能保护肺免受损伤,现在也被确定为SARS-CoV-2感染的一个关键受体。西班牙巴塞罗那科技学院Nuria Montserrat、瑞典卡罗琳斯卡学院Ali Mirazimi、奥地利科学院Josef M. Penninger团队的这项研究表明,临床级别的人源重组可溶性ACE2(hrsACE2)使SARS-CoV-2在Vero细胞中的恢复率降低了1000~5000倍。相同的小鼠rsACE2则无任何影响。SARS-CoV-2可以直接感染人类血管类器官和人类肾脏类器官,并能被hrsACE2抑制。这些数据表明,hrsACE2可以明显阻断SARS-CoV-2早期感染。

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5. 追踪SARS-CoV-2刺突蛋白变体:一项D614G增加新冠病毒感染性的证据

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室Bette Korber团队的这项研究证实携带刺突蛋白D614G氨基酸变化的SARS-CoV-2变体已成为其全球大流行中的主流病毒。动态变体频率追踪显示,在国家、地区和城市等多个地理层级上,G614的递归模式都在增加。在确立了原始D614形式的地方流行中也发生了这种变化,即使当时G614变体还未被引入。这种模式的一致性具有高度的统计学意义,表明G614变体可能具有较强的适应性。研究人员还发现,G614变体作为假型病毒体已经具有了更高的滴度,更强的传染性。其在感染者体内与较低的RT-PCR循环阈值有关,提示较高上呼吸道病毒载量,但这一特征与疾病严重程度无关。

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4. 新冠肺炎患者与未暴露人群对SARS-CoV-2的T细胞表位反应

美国拉霍亚免疫研究所Shane Crotty、Alessandro Sette团队利用HLA I类和II类预测肽组成的“巨型池”,可100%识别恢复期病人体内SARS-CoV-2抗原特异性CD4+T细胞,对CD8+T细胞的识别率也可达到70%。CD4+T细胞反应主要表位在刺突蛋白,并与抗SARS-CoV-2的IgG和IgA滴度相关。M蛋白、刺突蛋白和N蛋白各贡献CD4+细胞反应总量的11%~27%,余下反应则通常由nsp3、nsp4、ORF3a和ORF8等贡献。除刺突蛋白和M蛋白外,CD8+T细胞还至少识别了8个SARS-CoV-2 ORF。研究人员还在40%~60%的未暴露样本中检测到SARS-CoV-2的反应性CD4+T细胞,这表明可导致“普通感冒”症状的冠状病毒和SARS-CoV-2之间有交叉反应的T细胞识别。

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3. SARS-CoV-2感染不平衡宿主反应导致新冠肺炎发病

美国康奈尔大学Robert E. Schwartz、西奈山伊坎医学院Jean K. Lim、Randy A. Albrecht、Benjamin R. tenOever团队的这项研究将SARS-CoV-2转录反应与其他呼吸道病毒进行了深入的比较分析。SARS-CoV-2感染的细胞和动物模型,以及新冠肺炎患者的转录和血清分析都显示出一种与众不同的炎症反应。这种反应都具有共同的特征,即IFN-I和IFN-III表达水平低,趋化因子和IL-6表达水平持续升高。研究者认为先天性抗病毒防御能力下降与炎症细胞因子分泌旺盛,是新冠肺炎发病的本质与动力。

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2. SARS-CoV-2刺突糖蛋白的结构、功能与抗原性

冠状病毒进入细胞主要由刺突(S)糖蛋白介导,这也是抗体的主要目标。美国华盛顿大学David Veesler团队的这项研究证明,SARS-CoV-2 S蛋白利用ACE2进入细胞,SARS-CoV-2 S蛋白与SARS-CoV S蛋白的受体结构域在与人ACE2结合亲和力方面较为相似。SARS-CoV-2在人类中的有效传播与这一特点有关。SARS-CoV-2 S糖蛋白在S1/S2亚基边界存在弗林蛋白酶(furin)切割位点,其切割发生在生物合成过程中,这一特征可将这种病毒与SARS-CoV、SARS-related CoV相区分。研究还解析出了SARS-CoV-2 S蛋白外结构三聚体的低温电镜结构,为疫苗与抑制剂的设计提供了启示。SARS-CoV S蛋白小鼠多克隆抗体能有效抑制SARS-CoV-2 S蛋白介导的细胞进入。

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1.SARS-CoV-2的细胞入侵取决于ACE2和TMPRSS2,一种已经临床验证的蛋白酶抑制剂可阻断该过程

冠状病毒的细胞进入取决于病毒的刺突蛋白(S蛋白)与细胞受体的结合,以及宿主细胞蛋白酶对S蛋白的激活。德国哥廷根大学Markus Hoffmann、Stefan Pöhlmann团队的这项研究证明,SARS-CoV-2利用SARS-CoV受体ACE2进入细胞,并利用丝氨酸蛋白酶TMPRSS2激活S蛋白。一种已获批用于临床的TMPRSS2抑制剂可阻断这一过程,这可能是一种潜在治疗方案。实验还表明,恢复期新冠肺炎患者血清能阻断SARS-2-S介导的病毒进入。本研究揭示了SARS-CoV-2和SARS-CoV感染之间的重要共通点,并给出了一个潜在的抗病毒治疗方案。

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