突破进展|新格元单细胞技术助力湘雅医院揭示2019-nCoV感染的潜在途径

发布时间：2020-02-18 13:25:03  

2月18日，中南大学湘雅医院肾内科肖平教授、肖湘成教授和钟永博士团队联合新格元生物科技公司在<bioRxiv>杂志上发表了一篇新型冠状病毒(2019-nCoV)研究文章，题为：Single-cell Analysis of ACE2 Expression in Human Kidneys and Bladders Reveals a Potential Route of 2019-nCoV Infection。文章分析了肾脏及膀胱组织海量单细胞数据， 证实除呼吸系统和消化系统之外，泌尿系统也是2019-nCoV感染的潜在途径，并且2019-nCoV感染的一些患者可能需要对尿液中的病毒和相关指标进行检测。

一、研究意义
新型冠状病毒（2019-nCoV）自出现以后，迅速传播，在中国和其他国家引发了肺炎疫情，造成了重大的公共卫生安全威胁。除了发烧和呼吸系统并发症外，在一些2019-nCoV患者中还观察到急性肾损伤现象。

血管紧张素转化酶II（ACE2）被证实是2019-nCoV病毒感染的受体，这与严重急性呼吸系统综合症冠状病毒（SARS）相同。在对2019-nCoV感染病例临床特征的最新分析中，99名感染患者中约9%的患者出现肾功能损伤，需要进行持续肾脏替代治疗(CRRT)。目前关于2019-nCoV肾损伤的具体机制尚不清楚。此外，2019-nCoV是否可以通过尿路传播仍然是一个急待解决的问题。

二、主要结果
1、ACE2在肾脏中的表达模式

通过分析3例正常人类肾脏的公共单细胞转录组数据，发现ACE2在多种细胞类型中表达分布，但主要富集于近端小管细胞，包括曲小管和直小管。其他细胞类型，如集合管和远端小管以及免疫细胞，都表现出极低的基因表达。

公共数据库中的肾脏单细胞数据分析

     
为了验证这一结果，对2名健康人的肾脏组织样本进行单细胞转录组测序，使用新格元GEXSCOPE™单细胞测序技术，共4726个细胞分成9个细胞类型，这些细胞类型与公共数据库结果高度重叠。

与其他细胞类型相比，所有的近端小管细胞中ACE2表达均上调。并且大约5%-15%的直小管和曲小管的近端小管细胞表达ACE2。

2例肾活检样本的单细胞数据分析

2、ACE2在膀胱中的表达模式

基于公共数据库中膀胱样本的12个细胞类型，研究发现ACE2在所有的上皮细胞类型中低表达。虽然2019-nCoV患者的最新报告尚未显示尿液样本中病毒的阳性检测，但先前对SARS患者的分析表明，SARS病毒能够以可检测的水平在尿液中存活，提示病毒可能从感染的膀胱上皮细胞中释放出来，所以在2019-nCoV患者尿液样本中进行病毒检测有一定的重要性。

公共数据库中膀胱样本单细胞数据分析

三、研究结论
本文使用已发表的肾脏和膀胱单细胞转录组数据，以及一组独立的未发表的肾脏单细胞转录组测序数据来评估ACE2基因在健康肾脏和膀胱所有细胞类型中的表达。

结果显示，肾脏近端小管细胞所有亚型的ACE2表达都丰富，膀胱上皮细胞中ACE2的表达水平很低但可检测。这些结果表明，除呼吸系统、消化系统之外，泌尿系统也是2019-nCoV感染的潜在途径。SARS和2019-nCoV患者的肾脏异常可能是由于近端肾小管细胞损伤以及随后的系统性炎症反应引起的肾脏损伤所致。除此之外，某些2019-nCoV特殊患者可能需要对尿液中的病毒和相关指标进行检测。

海量单细胞测序的方法在此次疫情科研中展现出了强大的作用，本文中独立未发表的肾脏单细胞数据采用了新格元研发的单细胞技术进行检测和分析，是新格元单细胞技术在2019-nCoV研究中的又一次应用，充分体现了新格元自主研发的单细胞产品质量，也体现了新格元在疫情攻坚克难期间，迅速反应，为疫情科学研究不断努力，以期早日战胜疫情！

四、文献链接
Single-cell Analysis of ACE2 Expression in Human Kidneys and Bladders Reveals a Potential Route of 2019-nCoV Infection

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.08.939892v1