【Olink文獻分享】mBio | Target 48助Serine Protease Inhibitors抗新型冠狀病毒藥物研發
新型冠狀肺炎是一種複雜的疾病，從無症狀或輕度到中度呼吸綜合症，再到需住院治療的重症，嚴重到可致命的嚴重急性呼吸綜合症。目前已經確定了一些重症的風險因素，包括老年和男性，以及糖尿病、肥胖、高血壓、心血管疾病和慢性腎臟疾病等併發症；但即使是年輕和其他健康的人也可能受到嚴重影響並死於感染，不同個體間SARS-CoV-2的感受性和疾病症狀存在巨大差異，尚不清楚其原因，這表示個體的遺傳變異可能會影響臨床嚴重程度。所以，鑒別誘導SARS-CoV-2感染的宿主因數，既有助於我們理解病毒感染的機制，也有助於抗病毒藥物的開發。
瑞典優密歐大學(Umeå University)臨床微生物學團隊近期研究中發現，通過轉錄體觀察到蛋白酶抑製劑高差異性表達，或可通過抑制TMPRSS2，阻止病毒刺突蛋白(Spike protein)剪切，從而阻斷病毒入侵宿主細胞; 文中進一步採用體外培養的人類3D細胞模型，驗證細胞內Serine Protease Inhibitors可抑制SARS-CoV-2入侵宿主，且在患者體內可降低血液中病毒數量，通過Olink Target 48 Panel對免疫系統進一步進行研究，旨在深入理解新冠重症發病機制，並發現潛在的病人分層標誌物。
研究方法
研究者們採用從八個不同捐獻者分離的原代支氣管上皮細胞（HBEC）培養形成的人呼吸道上皮3D類組織。這些細胞培養21天，在氣-液介面（Air-Liquid Interface, ALI）處分化以形成假複層的極化上皮細胞，頂層有含有功能齊全的分泌和纖毛細胞，底層有基底細胞。來自不同捐獻者的細胞構建HBEC-ALI模型分成兩組：空白對照組和SARS-CoV-2感染組，並進行後續的系統研究和檢測分析。
- 方法一：
在不同時間點（24h、48h和72h）收集含有釋放子代病毒的底部培養液和頂層分泌物，通過qPCR定量病毒和病毒載量來監測感染過程 - 方法二：
感染72小時後，在八個捐獻者來源的HBEC-ALI培養孔中分別收集頂層和基底外側細胞並進行RNA轉錄體定序，分為空白對照組和感染組 - 方法三：
感染72小時後，在八個捐獻者來源的HBEC-ALI培養孔中分別收集頂端和基底外側腔室中的培養液，分為空白對照組和感染組，使用Olink Target 48 cytokine panel，進行細胞激素的表達濃度檢測，包括絕對定量（pg/mL）和相對定量（NPX）數據 - 方法四：
對不同培養時間點（0h、48h和72h）的空白對照和感染組樣品，分別收集HBEC-ALI培養孔中的頂層和基底外側細胞，並進行單細胞RNA轉錄體定序分析
研究結論
細胞激素定量分析數據（方法三）與RNA轉錄體學數據（方法二/四）進行關聯分析，研究者們觀察到在易感組感染後的培養物中頂層和底層外側室中 CXCL10表達量大幅增加，但在不敏感組中未觀察到該現象; 在感染後的這些培養液中細胞激素表達的差異很小，但這些分泌型蛋白激素在底層外側室中比頂層的變化大; 除CXCL10外，易感組在底層外側室中IL-33、IL-18、CXCL11和 CSF2的表達升高，而不敏感組中的TGFA、FLT3GL、IL-15、MMP12 、EGF、CCL2、CSF1表達略低。
通過多體學和Olink Target 48 cytokine panel共用檢測，發現來源自非易感患者培養的3D細胞模型中，Serine Protease Inhibitors的表達水平更高，且主要在基底細胞、纖毛細胞、棒狀細胞和杯狀細胞中表達，並確定其表達水平的變化是抑制SARS-CoV-2感染的宿主因數。 文章更深入理解了此類抑製劑的抗病毒作用機制，可通過抑制細胞絲氨酸蛋白酶TMPRSS2，阻止病毒刺突蛋白剪切，從而阻斷TMPRSS2介導的病毒入侵目標宿主細胞途徑，並發現了潛在細胞激素標誌物或可區分易感/非易感患者人群。
參考文獻
- Nature Reviews Molecular Cell Biology. Nat Rev Mol Cell Biol. ISSN 1471-00802.
- Serine Protease Inhibitors Restrict Host Susceptibility to SARSCoV-2 Infections. ASM Journals mBio. (2022) Vol. 13, No. 3.
資料來自 Olink 微信官方帳號，作者 Shirley Zhong