同济大学左为团队：新型冠状病毒男性亚裔标本的ACE2表达水平远高于其它所有人！

来源：iNews

抗击疫情，基础研究也在推进，这个春节，上海同济大学医学院左为研究团队没有休息。在获悉中科院巴斯德所郝沛等学者及武汉病毒研究所石正丽团队的研究，接连将新型冠状病毒的受体基因指向血管紧张素转化酶2（ACE2）之后，团队连日利用高通量单细胞测序分析技术，研究了共计四万三千多个肺脏细胞，进一步发现80%ACE2受体主要在II型肺泡聚集。研究成果已在预印本网站科塔学术（bioRxiv）上发布（赵宇和赵子贤为论文共同第一作者），研究数据公开、程序代码开放，这支平均年龄只有28岁的年轻研究者团队希望通过数据共享和科研交流团结各方力量，争分夺秒为抗击疫

情贡献力量。

2020年1月26日，上海同济大学医学院左为研究团队在预印本网站BioRxiv上发布了题为“Single-cell RNA expression profiling of ACE2, the putative receptor of Wuhan 2019-nCov” 的最新研究论文。该论文基于公开的数据库，利用单细胞RNA测序分析技术，对新型冠状病毒2019-nCOV的受体基因血管紧张素转化酶2（Angiotensin-converting enzyme 2，ACE2）在人体肺脏内每一个细胞的表达情况进行了分析，研究了共计四万三千多个细胞。

     肺部结构图（图片来自网络）

分析结论表明：ACE2受体的表达主要集中在肺内一小群II型肺泡上皮细胞(AT2)上，这群对病毒易感的AT2细胞占所有AT2细胞数量的1%左右。这些AT2细胞不仅表达病毒受体，还高表达其它二十多个与病毒复制和传播密切相关的基因，说明其很可能正是冠状病毒感染的靶细胞。此外，基于个体人群的分析指向男性可能比女性表达更高水平的ACE2，而亚裔有可能比其它人种表达更高水平的ACE2—— 但这一推测尚有待更大规模人群数据来验证。

肺泡内又有I型II型两类肺泡上皮细胞及伴行的血管内皮细胞，还有包括巨噬细胞在内的各种免疫细胞等。任何一类细胞理论上均可能成为冠状病毒感染的靶细胞。以往的免疫组织学研究已经对ACE2受体在人体肺组织内的表达情况进行了分析，结论显示ACE2在人体I型肺泡、II型肺泡、支气管上皮和血管内皮等多种细胞均有表达。然而，众所周知免疫组织化学方法时常存在非特异性染色的问题，且在定量方面可信度不高。为此，有必要综合利用更为先进的技术来开展定量研究靶细胞。

结果显示ACE2在0.64%的肺细胞中表达，且80%以上都集中表达于II型肺泡细胞。表达ACE2的II型肺泡占其总数量的1.4%。在其他细胞类型如I型肺泡、支气管上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞和巨噬细胞中可见零星ACE2表达（下图所示为ACE2及各类型细胞特征标记基因在亚裔个体中表达情况）。

通过对基因功能(Gene Ontology)的分析，研究者发现这1.4%的ACE2+ II型肺泡细胞表达多个与病毒组装复制相关的功能基因，具体包括SLC1A5, CXADR, CAV2, NUP98, CTBP2, GSN,HSPA1B,STOM, RAB1B, HACD3, ITGB6,IST1,NUCKS1,TRIM27,APOE,SMARCB1,UBP1,CHMP1A,NUP160,HSPA8,DAG1,STAU1,ICAM1,CHMP5,DEK, VPS37B, EGFR, CCNK, PPIA, IFITM3, PPIB, TMPRSS2, UBC, LAMP1，CHMP3等。

研究者认为，这些基因可能被病毒“劫持”之后以各种模式帮助病毒感染人体。例如CAV2表达Caveolin蛋白，可帮助细胞膜内陷而使得细胞表面的病毒更容易被吞噬到细胞内部。如果能设法基于现有的药物干预这些基因功能，或许可以起到阻断病毒感染的作用。

接下来，左为团队又基于现有的八例正常人的单细胞测序数据比较了不同个体中ACE2的表达和分布情况。结果显示ACE2表达与个体的年龄和吸烟情况无相关性。而两例男性个体的ACE2表达水平均高于其它六例女性，总体在三倍以上，在肺内的分布也更广泛。这与目前流行病学观察到的新型冠状病毒男性患者为女性数量的三倍大致吻合。

另一个发现是唯一一例亚裔（男性）标本的ACE2表达水平远高于其它所有人（包括非洲裔和白种人），在平均值的五倍以上。鉴于SARS及本次疫情均以亚洲为中心爆发，这是否提示亚裔是冠状病毒的易感人群，尚有待进一步的验证。

图说：上海同济大学医学院左为研究团队负责人左为

记者： 结果显示ACE2在0.64%的肺细胞中表达……0.64%看上去是个很小的数字，但ACE2表达的这些“易感”细胞又呈现出对疾病的“帮助”似乎非常巨大。如何帮助我们理解，人体存在这样的“病毒帮手”？

左为：这一点也是我最为迷惑的地方。只能说我们目前所知的还非常少，不太理解这类细胞是否具有特殊的生理功能。我推测，如果这一现象不是巧合的话，那可能意味着这些细胞本来是人类用于处理类似病毒物质的，例如体内产生的游离DNA或者RNA等。结果病毒“狡猾”地利用了这些细胞。SARS病毒和NL63冠状病毒毫无疑问应该也是利用这些细胞感染人体的。流感病毒则不同，它们有自己的受体和自己特定的靶细胞。

记者： 距离能够明确病毒靶细胞的结论还有多远，还需要什么样的工作？

左为：目前这个研究不足的地方还很多，我在论文里面也都提到了：首先我们只研究了8例样本，样本数肯定是比较少的。然而单细胞测序目前很贵，每一例要3~4万，所以如果自己做大样本，成本和时间要求都太高了。其次我们主要看了RNA的表达情况，但RNA和真实蛋白表达不一定完全一致。另外，目前虽然各种证据均指向ACE2是新型冠状病毒的受体，但还有待动物实验的进一步证实，特别是通过ACE2敲除实验来证实其对于病毒感染是必需的。

记者： 团队春节不停工推进这项研究的初衷是什么？此前工作有何具体相关的内容为此次研究提供基础？

左为：看到钟南山院士讲话之后，我们马上意识到这可能是一场非常重大的公共卫生事件。后来看到武汉也封城了，身边好多医生朋友也上了疫区前线，我们觉得自己也应该做点什么，为国家出力。

我在清华念博士的时候跟着导师陈晔光院士研究SARS病毒和细胞信号转导的关系。在国外做H1N1流感病毒和肺再生修复相关的研究，回国以后则是专注于肺干细胞与再生修复研究。加上我们平时的研究和临床结合也非常紧密，所以对这一领域比较熟悉，也比较敏感。

很快中科院巴斯德所新型冠状病毒和SARS病毒的比对结果出来了，预测出受体是ACE2。我就马上跟学生说看一下单细胞测序数据里ACE2在哪里表达。因为高通量单细胞测序是最近两三年才兴起的一些新技术，可以一下子把整个肺里由整体到细节的情况都看得比较清楚。

记者： 有科学家提出了现阶段中国科学家积极攻关的意义，也指出共同抗击病毒，需要更多的数据共享和更高效的科研交流，对此您怎么看？

左为：我一直认为这次疫情不应该是中国自己在战斗，必须要和全世界科学家一起密切合作。全人类在这个问题上是命运共同体，病毒是不分国界的。

我们这次的工作就完全是基于国外科学家无私共享的单细胞测序数据而完成的。所以成果出来之后我们也没有按惯例投稿，而是直接挂到bioRxiv平台上公开所有数据，包括我们的程序代码也是可以提供给任何需要的人的。这样做的目的，是为了让需要的人第一时间可以看到论文，让大家可以齐心协力，抓紧每一分钟阻止病毒的继续蔓延。当然，正式投稿和同行评审（peer-review）也必不可缺，我们这个论文后续肯定还会有相应的改进更新。

最后，我想再多提一句。我们国内的科研方向和选题导向应该还是要借助这个时机引起全社会的高度重视。国家每年投入巨额资金来支持科研，不能只换来一篇又一篇发表在国外期刊上的论文。我们需要的，是真正实用的能提升一个国家综合实力，提升人民生活水平的科学发现和技术发明。同济老校长裴钢院士就反复多次指导我们，要求我们生物医学领域的研究要更多围绕临床问题，更多围绕药品研发来开展。这次疫情给了我们一个认真反思的机会。

原文链接：

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.01.26.919985v1