Simone首次解析！Cell: 斯坦福科学家利用类器官精准定位新冠病毒进出鼻腔细胞的途径
的有关信息介绍如下：斯坦福大学研究团队首次详细解析了新冠病毒感染呼吸道上皮细胞的分子机制，发现病毒通过ACE2受体附着在纤毛细胞上，利用纤毛作为进入细胞的通道，并通过微绒毛结构促进病毒在细胞间的传播。
研究背景与目的
新冠病毒引发全球疫情，但其进入呼吸系统及在细胞间传播的分子机制尚不明确。
研究旨在阐明病毒如何进入呼吸道上皮细胞及在细胞间传播的具体路径。
研究方法
类器官模型构建：利用原代细胞培养分化生成鼻上皮类器官，包含纤毛细胞、杯状细胞和基底细胞，模拟正常人上气道上皮的形态和功能。
病毒感染实验：用新冠病毒感染类器官，观察病毒核衣壳蛋白和刺突蛋白在不同时间点的分布。
分子机制探究：通过染色定位实验、扫描和透射电子显微镜观察、重组刺突蛋白与荧光偶联技术、延时显微镜观察、磷酸化蛋白质组学等手段，探究病毒与细胞受体的结合、进入细胞的方式及在细胞间传播的机制。
纤毛细胞是病毒主要进入部位：
病毒感染后6、24和48小时，病毒核衣壳蛋白和刺突蛋白仅在纤毛细胞中可见，表明纤毛细胞更易被早期感染。
ACE2和TMPRSS2（病毒感染的核心受体蛋白）定位于呼吸道纤毛细胞上，病毒通过ACE2附着在纤毛上，穿透黏液蛋白层（PCL）进入细胞。
纤毛在病毒感染中的作用：
黏液层是免疫屏障的重要组成部分，用黏蛋白特异性酶处理类器官分解黏蛋白网络结构后，病毒感染速度加快，进一步证实纤毛是病毒进入细胞的重要通道。
敲低对纤毛细胞形成至关重要的CEP83蛋白，可抑制类器官在24和48小时的病毒感染水平，证明纤毛数量减少会阻碍病毒感染进程。
微绒毛在病毒传播中的作用：
病毒感染促进细胞丝状伪足突起，诱导含病毒的丝状伪足形成，对病毒释放和后代病毒粒子在细胞间传播至关重要。
透射电镜和免疫荧光染色显示，病毒与微绒毛相互作用，使其能在受感染动物的呼吸道内传播。
病毒使微绒毛发生延伸，通过调节微绒毛的结构和功能，促进高度延伸和分支的微绒毛形成，从而增强病毒的排出和传播能力。
激酶在微绒毛延伸中的作用：
通过磷酸化蛋白质组学手段，确定五种激酶（PAK1、PAK4、AKT1/2、p38、ERK1和ROCK1）在感染细胞中被激活，促进细胞骨架的形成和微绒毛的高度延伸。
动物实验中，采用鼻喷雾剂将PAK4激酶抑制剂应用于K18-hACE2转基因小鼠，可部分抑制感染水平，为开发鼻腔喷雾剂预防病毒感染提供了借鉴。
特殊病例研究
原发性纤毛运动障碍（PCD）患者的呼吸道纤毛数量和长度正常，但失去纤毛摆动和病原体清除功能。
在患者和健康供体中，24小时时SARS-CoV-2感染细胞的百分比相似，表明突变不影响初始感染率；但48小时时，PCD患者的感染细胞少于健康供体，说明纤毛在感染后期起重要作用。
病毒传播途径的进一步探讨
呼吸上皮由多层细胞组成，但直到48小时，只有最上层细胞被感染，下层细胞很少被感染，表明细胞间接触可能不是病毒在鼻上皮中传播的唯一途径。
病毒传播可能取决于顶端表面的粘液流动。
研究意义与预防策略
研究意义：首次详细阐述了新冠病毒感染呼吸道上皮细胞的分子机制，为理解病毒传播和感染过程提供了重要依据。
预防策略：提出使用鼻喷剂或其他预防性短期药物延迟病毒的进入、退出或传播，有助于免疫系统及时到达并阻止全面感染发生。这一策略为开发新的抗病毒药物提供了新方向。
