了解COVID-19患者的肺损伤
COVID-19疾病的严重病程不是由病毒增殖直接破坏肺部引起的。正如来自柏林的研究人员在杂志上报道的那样自然通讯，炎症过程和肺内皮参与。
在过去的18个月里，来自世界各地的研究人员试图了解COVID-19，这种疾病是由SARS-CoV-2冠状病毒引起的。这种疾病能够引起急性肺衰竭，已知会对肺和其他器官和器官系统造成严重破坏。不幸的是，药物治疗的选择仍然有限。困难之一是COVID-19是由错误的、有时是夸大的免疫反应引起的。为了确定治疗靶点，研究人员需要详细了解其潜在机制，包括它们如何工作以及它们在体内发生的位置。以患者为中心的方法在范围上相当有限。这尤其适用于感染早期阶段的疾病机制研究。这类研究所需的生物材料通常只有在病人入院后才能获得。此外，从轻度或中度疾病和肺炎患者身上获得肺组织样本几乎是不可能的，因为采集过程将使这些患者面临太大的风险。然后，剩下的就是对COVID-19患者死后采集的组织进行分析。
在Charité传染病和呼吸内科副主任Martin Witzenrath教授的领导下，研究人员利用现有的患者样本，获得了关于疾病机制和疾病进展的有价值的信息。研究人员寻找了一种合适的模型，这可能使他们能够研究患者不容易接触到的肺区，但对于研究疾病的早期阶段是必要的。事实证明，仓鼠模型非常有用，无论是在针对COVID-19的国际研究工作中，还是在与SARS-CoV-1有关的研究中。“我们想知道我们是否可以使用这些模型来开发新的治疗方案，并试图复制患者样本中的发现。我们在这方面非常成功，”该研究的最后一位共同作者Witzenrath说。“我们主要对肺内皮细胞感兴趣，这些细胞排列在肺血管上，并在那里形成屏障。在严重的COVID-19病例中，这一屏障功能失调，最终导致肺衰竭。”
叙利亚仓鼠是COVID-19最重要的动物模型
研究人员与MDC柏林医疗系统生物学研究所(BIMSB)的研究人员、Freie Universität Berlin的病毒学家和兽医医生以及柏林卫生研究所(BIH)的数据专家合作，能够在动物模型中描述SARS-CoV-2感染的详细特征。他们随后使用与患者样本有关的数据集证实了他们的发现。这项分析的目的是将目前最重要的用于研究COVID-19的非转基因动物模型提供给旨在开发未来治疗方法的研究。仓鼠会和人类感染同样的病毒变种。他们还会出现类似的疾病症状，严重的疾病会导致肺部损伤。然而，COVID-19的症状和进展在不同种类的仓鼠之间有所不同。虽然叙利亚仓鼠的症状通常是温和的，但Roborovski仓鼠会发展成严重的疾病。
其中的原因和发生在肺细胞中的过程在BIMSB进行的实验中得到了证明。其中包括单细胞分析，在此过程中，从特定样本中获得的单个细胞被加载到芯片上，在那里它们首先被条形码编码，然后被封装成微小的含水液体液滴。一旦准备好，单细胞就可以进行RNA测序，这一过程用于建立细胞刚刚读取的基因构建块的序列。由于条形码技术，这种RNA后来被识别出来自特定的细胞，使研究人员能够在单细胞水平上以高度的准确性确定细胞功能。“我们能够观察到某些参与肺免疫的细胞，即单核细胞和单核细胞来源的巨噬细胞，如何摄取病毒，随后显示出非常明显的反应。它们发出生物信使，然后引发非常强烈的炎症反应。在我们的模型中，这很快受到T细胞的控制，T细胞是另一种为此目的而派遣的免疫细胞。然而，在严重的COVID-19中，这种情况不会发生，”该研究的共同第一作者、Charité传染病和呼吸医学系的研究员杰拉尔丁·努埃利斯博士解释说。她补充说:“快速有效的T细胞反应对成功从COVID-19中恢复至关重要。”
虽然COVID-19促使免疫系统超负荷工作，但SARS-CoV-2最初在肺部和呼吸道中表现出较低的复制率。MDC的研究员伊曼纽尔·威勒博士解释说:“在严重的COVID-19中看到的肺组织破坏不是病毒在细胞内繁殖的直接结果，而是强烈的炎症反应。”他补充说:“这似乎也适用于血管系统的细胞，尤其是肺内皮细胞。它们对病毒表现出非常强烈的反应，但既没有被感染，也没有在这个过程中被破坏。”如果病情严重，血管会阻塞，血管壁不稳定，导致急性肺衰竭。然而，这种血管损伤似乎不太可能在中度COVID-19中也起作用。“COVID-19激活内皮——一种内衬血管的保护屏障，除其他外，还控制肺部微血管的一系列过程——并不令人意外。然而，令人惊讶的是，这些细胞也是炎症的积极驱动因素，”Witzenrath说。“鉴于它们在疾病进展中的关键作用，这些细胞可以使用两种治疗策略中的一种。一种是使用能够封闭内皮屏障的物质。另一种是使用镇静内皮细胞的物质。其中之一已经是我们的合作研究中心SFB-TR84进行的研究目标，在那里我们能够证明它对肺炎和通气患者有效。”目前正在测试的其他抗炎药物用于治疗COVID-19免疫反应本身。它们也对单核细胞和巨噬细胞有效，并调节它们的活性。
现在他们的模型已经得到验证，研究人员希望利用它来帮助开发安全有效的COVID-19患者治疗方法。其目的是减少发生严重肺损伤的患者数量。多学科研究团队目前正在分析在Roborovski侏儒仓鼠中观察到的不同细胞类型的反应。研究人员想要确定为什么这种感染会产生严重的后果疾病以及为什么它不像叙利亚仓鼠那样具有自限性。Geraldine Nouailles说:“我们希望这将指导我们找到可能的解释，为什么有些人会患上严重的COVID-19，而另一些人则不会。”作为第一步，研究人员需要破译矮仓鼠的基因组。仓鼠在传统上被动物研究界视为异域动物，这一事实解释了存在大量的知识鸿沟。“从我们目前的研究中获得的信息使我们能够缩小其中的一些差距。这代表着重大进展，包括在医学研究中使用动物方面采取了更有意识和更有针对性的方法，”最后一篇论文的共同作者Jakob Trimpert博士解释说，他是Freie Universität Berlin的病毒学家和兽医。bob88体育平台登录除了开发COVID-19仓鼠模型外，Trimpert博士和他的团队还与Freie Universität柏林兽医病理学系合作。进行必要的组织病理学分析(感染的显微镜检查)肺在Achim Gruber教授博士的领导下，该团队的工作对该研究发表的发现做出了至关重要的贡献。
