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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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中大港大幹細胞研究揭示新冠病毒誘發血管炎症新機制

中大港大幹細胞研究揭示新冠病毒誘發血管炎症新機制

香港中文大學(中大)醫學院及香港大學李嘉誠醫學院(港大醫學院)合作研究新冠病毒誘發血管炎症的機制,他們發現新冠病毒可以不用進入細胞內部,便可激活一種獨特的細胞受體 TLR4,從而誘發血管炎症。研究詳情已刊登於國際科學期刊Stem Cell Reports

 

科學界普遍認知新冠病毒是透過與內皮細胞表面的ACE2受體結合,進入人體細胞後誘發炎症反應,部分研發中的藥物亦是針對此機制。由於內皮細胞形成血管內壁的細胞層,因此新冠病毒的入侵會導致血管炎症,病情較嚴重的病人會出現過度炎症、凝血或血栓等情況。不過,中大醫學院及港大醫學院的研究發現,大部分成年人及胎兒的內皮細胞表面均沒有表達ACE2受體,意味ACE2受體並非誘發內皮炎症的主要原因。

 

團隊利用幹細胞培植進行模擬新冠病毒感染

 

為了排除因為實驗細胞經過多次傳送(高傳代數)而影響細胞特徵的可能性,他們利用可製造人體絕大部分細胞的「多能幹細胞」,培植出內皮細胞,配合由新冠患者體內提取的活病毒進行模擬感染,從而研究當中的感染機制。

 

中大醫學院化學病理學系副教授呂愛蘭教授表示:「憑藉『多能幹細胞』的自生能力,我們可以培植出無限的內皮細胞以作研究用途,避免我們需要從患者體內提取細胞;固有方法不但只可提取有限數量的內皮細胞,亦具入侵性。」

 

ACE2受體存在保護內皮細胞功能 新冠病毒可透過TLR4受體誘發血管炎症

 

雖然普遍認為可以讓病毒進入細胞的受體是有害的,但是次研究發現ACE2同時存在保護內皮細胞的功能,避免人體感染新冠病毒後出現過度炎症。此外,團隊指出新冠病毒可以不用進入細胞內部,只需激活TLR4受體來誘發血管炎症。TLR4 表達於髓系免疫細胞和內皮細胞表面的先天免疫受體,最為人所知的功能是識別源自細菌的脂多醣。研究結果顯示,內皮TLR4受體可以識別新冠病毒,而針對TLR4的抑製劑可阻截新冠病毒誘發血管炎症。

TLR4 signaling pathway

研究結果顯示,內皮TLR4受體可以識別新冠病毒,受激活後誘發血管炎症。

游離內皮細胞若攜帶TLR4基因 可作為生物標記辨識新冠重症患者        

                                        

團隊進一步利用單細胞分析技術,從新冠輕症及重症患者的血液中收集及分析游離內皮細胞的基因組。結果發現患者血液中的游離內皮細胞能夠顯示出 TLR4 信號通路的激活基因。

 

港大醫學院公共衞生學院公共衞生實驗室科學教授及分部主任潘烈文教授表示:「我們開啟了一道研究大門,日後可進一步驗證是否能以此類基因作為生物標記,以診斷新冠重症患者,特別是那些有血栓塞風險的嚴重個案。」

 

這是一項概念驗證研究,展示利用「多能幹細胞」在血管中模擬新冠病毒感染的研究潛力。呂教授補充說:「人體幹細胞也可以應用於其他器官系統來模擬新冠病毒感染。如果我們從新冠患者身上收集『皮膚纖維母細胞』來培植誘導多能幹細胞,就可以因應患者的病情,提供個人化治療。」

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