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https://www.med.cuhk.edu.hk/press-releases/cuhk-hku-collaborative-research-finds-a-new-inflammatory-activation-pathway-in-blood-vessels-after-sars-cov-2-infection
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中大港大干细胞研究揭示新冠病毒诱发血管炎症新机制

中大港大干细胞研究揭示新冠病毒诱发血管炎症新机制

香港中文大学(中大)医学院及香港大学李嘉诚医学院(港大医学院)合作研究新冠病毒诱发血管炎症的机制,他们发现新冠病毒可以不用进入细胞内部,便可激活一种独特的细胞受体 TLR4,从而诱发血管炎症。研究详情已刊登於国际科学期刊Stem Cell Reports

 

科学界普遍认知新冠病毒是透过与内皮细胞表面的ACE2受体结合,进入人体细胞后诱发炎症反应,部分研发中的药物亦是针对此机制。由於内皮细胞形成血管内壁的细胞层,因此新冠病毒的入侵会导致血管炎症,病情较严重的病人会出现过度炎症、凝血或血栓等情况。不过,中大医学院及港大医学院的研究发现,大部分成年人及胎儿的内皮细胞表面均没有表达ACE2受体,意味ACE2受体并非诱发内皮炎症的主要原因。

 

团队利用干细胞培植进行模拟新冠病毒感染

 

为了排除因为实验细胞经过多次传送(高传代数)而影响细胞特徵的可能性,他们利用可制造人体绝大部分细胞的「多能干细胞」,培植出内皮细胞,配合由新冠患者体内提取的活病毒进行模拟感染,从而研究当中的感染机制。

 

中大医学院化学病理学系副教授吕爱兰教授表示:「凭藉『多能干细胞』的自生能力,我们可以培植出无限的内皮细胞以作研究用途,避免我们需要从患者体内提取细胞;固有方法不但只可提取有限数量的内皮细胞,亦具入侵性。」

 

ACE2受体存在保护内皮细胞功能 新冠病毒可透过TLR4受体诱发血管炎症

 

虽然普遍认为可以让病毒进入细胞的受体是有害的,但是次研究发现ACE2同时存在保护内皮细胞的功能,避免人体感染新冠病毒后出现过度炎症。此外,团队指出新冠病毒可以不用进入细胞内部,只需激活TLR4受体来诱发血管炎症。TLR4 表达於髓系免疫细胞和内皮细胞表面的先天免疫受体,最为人所知的功能是识别源自细菌的脂多醣。研究结果显示,内皮TLR4受体可以识别新冠病毒,而针对TLR4的抑制剂可阻截新冠病毒诱发血管炎症。

TLR4 signaling pathway

研究结果显示,内皮TLR4受体可以识别新冠病毒,受激活后诱发血管炎症。

游离内皮细胞若携带TLR4基因 可作为生物标记辨识新冠重症患者        

                                        

团队进一步利用单细胞分析技术,从新冠轻症及重症患者的血液中收集及分析游离内皮细胞的基因组。结果发现患者血液中的游离内皮细胞能够显示出 TLR4 信号通路的激活基因。

 

港大医学院公共衞生学院公共衞生实验室科学教授及分部主任潘烈文教授表示:「我们开启了一道研究大门,日后可进一步验证是否能以此类基因作为生物标记,以诊断新冠重症患者,特别是那些有血栓塞风险的严重个案。」

 

这是一项概念验证研究,展示利用「多能干细胞」在血管中模拟新冠病毒感染的研究潜力。吕教授补充说:「人体干细胞也可以应用於其他器官系统来模拟新冠病毒感染。如果我们从新冠患者身上收集『皮肤纤维母细胞』来培植诱导多能干细胞,就可以因应患者的病情,提供个人化治疗。」

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