當病毒進入一個人的身體時，免疫系統的第一反應者之一是一組稱為巨噬細胞的病原體清除細胞。但是巨噬細胞是多種多樣的；它們並不都以同樣的方式針對病毒。芝加哥大學普利茲克分子工程學院的科學家們發現，一個人體內存在的巨噬細胞類型可能決定了他們在應對COVID-19時發生重症的可能性。他們的研究最近發表在《自然通訊》雜誌上。
“臨床醫生知道，COVID-19可以引起從輕微到嚴重癥狀的疾病嚴重程度的光譜。為什麼有些人，而不是其他人，會出現非常嚴重的疾病，一直是個謎，”Joyce Chen助理教授說，他與香港大學的Qizhou Lian領導了這項研究。”這是第一次有人將癥狀的變化與巨噬細胞聯繫起來”。
研究SARS-CoV-2病毒的細胞和分子影響對研究人員來說一直是個挑戰，他們通常求助於模型生物來模擬人類疾病，因為小鼠、大鼠和許多其他動物不會出現與人一樣的COVID-19癥狀。這就是為什麼在COVID-19大流行開始后不久，Joyce Chen實驗室利用人類幹細胞來研究該病毒。
Joyce Chen實驗室的新發現可以為預防或治療最危險的病人的過程提供參考
正如之前《自然》雜誌所報道的，Chen和她的同事將幹細胞培育成正常的迷你肺和結腸，即肺和結腸器官，以探究SARS-CoV-2對這些器官的影響，並篩選治療病毒的藥物。
在新的研究中，研究人員首先分析了COVID-19患者的肺部活檢，發現他們的巨噬細胞水平特別高。為了更好地了解巨噬細胞在COVID-19感染期間的作用，Chen的團隊開發了一種方法，可以利用同一系人類幹細胞同時成為肺細胞和巨噬細胞。它們產生於相同的初始幹細胞這一事實對於防止免疫細胞攻擊肺細胞非常重要。這個模型系統提供了一個方法可以逐步解碼這三個組成部分–免疫系統、肺部和病毒–如何相互作用。
當Chen的實驗室用SARS-CoV-2感染幹細胞衍生的肺部和巨噬細胞時，他們發現並非所有巨噬細胞都以相同的方式回應。其中一個亞群被稱為M2巨噬細胞，在一個被稱為吞噬的過程中，通過物理吞噬病毒和病毒感染的細胞來消除病毒，同時釋放出抗炎分子。
M1巨噬細胞的行為正好相反：這些細胞釋放了大量的炎症化學信號，不僅可以對抗SARS-CoV-2，而且引起更廣泛的免疫反應。這些相同的炎症因子已被證明存在於有嚴重COVID-19癥狀的人的血液中。
Joyce Chen助理教授（此處與研究生Xu jingwen合作）在以前的研究中研究了SARS-CoV-2對肺部和結腸器官的影響
Chen說：”我們的結果表明，當感染COVID-19時，肺部已經有M1巨噬細胞被激活的人可能更有可能因病毒而發生非常嚴重的炎症。老年人和患有某些疾病如高血壓或糖尿病的人–已經知道他們容易出現更嚴重的COVID-19癥狀–可能有更高的M1巨噬細胞水平。”
她的團隊還發現，抗體–類似於那些已經在臨床上用於治療COVID-19的抗體–幫助M2巨噬細胞清除SARS-CoV-2病毒。還需要更多的工作來證明這些觀察是否在人類中成立，但這些發現可能有助於在最危險的病人中預防或治療嚴重的COVID-19。團隊已經在考慮下一個幹細胞衍生器官實驗。這個模型系統不僅有助於解碼COVID-19背後的分子機制，也有助於解碼其他傳染性疾病。
在未來，她的小組希望製造出更複雜的迷你器官，不僅包括肺和免疫細胞，還包括血管、神經和其他支持細胞類型。