新冠研究数据资源 | COVID-19细胞图谱

近日，英国维康桑格研究所等多家研究机构的研究人员在《Nature Medicine》发表了其最新研究成果：鼻腔里面的杯状细胞和纤毛细胞可能是新冠病毒的初次感染场所，且这两类细胞很有可能是新冠病毒实现高效人传人的病毒存储库。

此项研究为进一步研究COVID-19患者的临床样本提供了有用的资源，研究人员将本次研究的数据以全面、开放和用户友好的方式共享在COVID-19细胞图谱网站：www.covid19cellatlas.org。

研究背景

COVID-19已成为全球流行病。多项研究已证实SARS-CoV-2 S蛋白与ACE2结合，并与宿主蛋白酶（主要为TMPRSS2）协同作用，促进病毒进入细胞。而已有的关于ACE2和TMPRSS2在人体细胞中分布的研究，存在不一致的情况，例如有研究使用免疫组化技术，在鼻部和支气管上皮细胞中均检测到ACE2和TMPRSS2；其他研究发现ACE2和TMPRSS2的基因表达主要发生在肺泡上皮II型细胞中；而另一项研究发现上呼吸道细胞中没有ACE2。目前ACE2和TMPRSS2在人体细胞中的表达模式不明确。

主要研究结果

为了阐明ACE2和TMPRSS2在人体细胞中的表达模式，研究人员利用来自人类细胞图谱联盟的健康人群数据集和来自COVID-19患者（已知情同意）的临床样本，分析了ACE2和TMPRSS2的表达以及在细胞分辨率下可能与SARS-CoV-2发病相关的其他基因的表达。

在所有分析的数据集中，ACE2的表达普遍较低。与之前独立研究的结果一致，ACE2在来自多个组织的细胞中表达，包括气道、角膜、食道、回肠、结肠、肝、胆囊、心脏、肾脏和睾丸。相较而言，TMPRSS2的分布更为广泛。呼吸道、角膜、食道、回肠、结肠、胆囊和胆总管的细胞同时表达ACE2和TMPRSS2。以上数据提示ACE2可能是病毒在感染初期进入细胞的限制因素。

为了进一步研究表达ACE2的上皮细胞类型，研究人员评估了ACE2在肺和气道上皮中的表达。虽然ACE2的总体表达水平低，但是在气道的多种细胞和肺泡上皮II型细胞中均有表达，这一结果与之前的研究结果一致。值得注意的是，鼻腔里的杯状细胞和纤毛细胞ACE2表达水平最高。此外，来自鼻上皮细胞体外上皮再生系统的scRNA-seq数据也佐证了这一结果。

ACE2和TMPRSS2在鼻/上气道的表达分布是否可能与病毒的传播有关？研究人员评估了数据集中其他冠状病毒和流感病毒使用的病毒受体基因的表达。结果表明：病毒的传播能力确实取决于呼吸道中相关受体和蛋白的空间分布。

为了进一步了解与ACE2相关基因的表达模式，研究人员对Benjamini–Hochberg调整的P值进行了Spearman相关分析。结果表明：在ACE2表达水平高的细胞中，与先天和抗病毒免疫功能有关的基因表达水平上升。

研究数据

本次研究公布的数据集如下：
肺气道（EGA：EGAS00001001755, EGAS00001002649; EGAS00001004082；lungcellatlas.org; www.genomique.eu/cellbrowser/HCA）
回肠（NCBI：GSE134809）
结肠（Single Cell Portal：SCP259；singlecell.broadinstitute.org/single_cell）
胰腺（NCBI：GSE84133）
肝脏（NCBI：GSE115469）
肾脏（www.juneycellatlas.org）
胎盘/蜕膜（EBI Array Express：E-MTAB-6701; maternal-fetal-interface.cellgeni.sanger.ac.uk）
睾丸（NCBI：GSE120508）
大脑（www.gtexportal.org/home/data sets）
视网膜（NCBI：GSE135922）
皮肤（EGA：EGAS00001002927）
脾脏和食道（tissuestabilitycelllas.org）
胎儿组织（Array Express：E-MTAB-7407和E-MTAB-8581；development celltlas.ncl.ac.uk）

本研究中所有公布的数据集和未公布来源的相关数据都可以通过 👉 COVID-19细胞图谱网站进行可视化和评估。

参考文献
Sungnak, W., Huang, N., Bécavin, C. et al. SARS-CoV-2 entry factors are highly expressed in nasal epithelial cells together with innate immune genes. Nat Med (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-0868-6.
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