研究:COVID病毒進入“地下”並在細胞之間傳播

一項新研究發現,導致COVID-19的病毒採取了一些隱蔽的動作來保持活力,其成功的一個秘密是通過細胞間的傳播來躲避免疫系統。細胞培養實驗顯示,引起COVID-19的SARS-CoV-2限制了可被抗體滅活的病毒顆粒的釋放,它們停留在細胞壁內並在細胞間傳播。

研究:COVID病毒進入“地下”並在細胞之間傳播

“它基本上是一種地下傳播形式,”這項研究的論文第一作者Shan-Lu Liu說道,“SARS-CoV-2可以有效地從一個細胞傳播到另一個細胞,因為基本上沒有來自宿主免疫的阻擋物。目標細胞成為供體細胞就變成了一波一波的傳播,因為病毒可能無法從細胞中出來。”她是俄亥俄州立大學獸醫生物科學系的病毒學教授,同時也是該大學逆轉錄病毒研究中心的調查員。

Liu和他的同事還發現了關於SARS-CoV-2的其他揭示性細節:僅其表面的刺突蛋白就能實現細胞間的傳播,然而病毒在目標細胞上的主要受體–刺突蛋白與之結合–並不是細胞間傳播操作的必要組成部分。此外,他們還發現,當病毒通過細胞傳播時,中和抗體對病毒的效果較差。

這項研究最近發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上。

這項研究的一個重點是將SARS-CoV-2跟2003年SARS爆發背後的冠狀病毒(稱為SARS-CoV)進行比較。Liu指出,這些發現有助於解釋第一次爆發導致了更高的死亡率且只持續了8個月而當前大流行卻馬上要超過兩年大關且大多數病例是無癥狀的現象。

比較顯示,2003年引起SARS的SARS-CoV在所謂的無細胞傳播方面比SARS-CoV-2更有效,當時自由漂浮的病毒顆粒通過跟目標細胞表面的受體結合而感染目標細胞–但也仍然容易受到先前感染和疫苗產生的抗體的影響。另一方面,SARS-CoV-2在細胞間的傳播效率更高,這使得它更難用抗體中和。

這些病毒的不同效率首先在使用假病毒的實驗中得到了證明–一種非感染性的病毒核心,其表面裝飾有兩種冠狀病毒的刺突蛋白。

Liu指出:“刺突蛋白對於SARS-CoV-2和SARS-CoV的細胞間傳播都是必要和充分的,因為這些假病毒的唯一區別是刺突蛋白。“

通過更深入的研究,研究人員發現SARS-CoV-2還比SARS-CoV更有能力啟動跟目標細胞膜的融合,這是病毒進入過程中的另一個關鍵步驟。而這種更強的融合作用跟該病毒增強的細胞間傳播有關。

Liu還發現,矛盾的是,過多的細胞膜融合會導致細胞死亡,實際上會幹擾細胞間的傳播。

研究小組隨後轉向ACE2受體的作用,這是細胞表面的一種蛋白質,是導致COVID-19的病毒進入的門戶。研究人員意外地發現,表面沒有ACE2或ACE2水平較低的細胞可以被病毒穿透,進而使細胞間的傳播變得強勁。

Liu表示:“SARS-CoV-2感染和ACE2的水平之間沒有完美的關聯。最初的感染可能需要ACE2,但一旦感染確立,病毒可能不再需要ACE2,因為它可以在細胞間傳播。“

最後,在測試人類COVID-19患者的血樣跟正宗SARS-CoV-2病毒的實驗中,研究人員確定該病毒可以通過細胞間傳播逃避抗體反應,但在無細胞傳播模式下對該病毒的抗體中和是有效的。

Liu表示:“我們能證實細胞間的傳播對來自COVID患者或接種疫苗者的抗體抑制不敏感。隨着SARS-CoV-2變種的不斷出現,包括最近的奧密克戎,細胞間傳播對抗體中和的抵抗可能是我們應該關注的。在這個意義上,開發針對病毒感染的其他步驟的有效抗病毒藥物是至關重要的。”

目前仍有許多未知數,包括病毒在細胞間傳播的確切機制,而這可能如何影響個人對病毒感染的反應以及細胞間的有效傳播是否有助於新變種的出現和傳播。Liu的實驗室正在計劃使用真實的病毒和人類肺部細胞進行額外的研究以進一步探索這些問題。