热线: 020-34438810  18027152056

美格生物Magigen

领先的POCT、IVD分子检测技术提供商

试验药物显示可以显著阻断COVID-19的早期阶段传播

作者:Josef Penninger来源:cell

截至4月3日,新冠状病毒COVID19已经在全球感染超过100万人,并夺去超过5万人的生命。

由不列颠哥伦比亚大学研究员Josef Penninger博士领导的一个国际团队发现了一种有效阻断SARS-CoV-2感染宿主的试验药物。有望成为一种能够阻止新型冠状病毒早期感染的治疗方法。

最近的研究表明,SARS-CoV-2刺突蛋白直接与ACE2结合,SARS-CoV-2刺突蛋白识别人的ACE2的结合亲和力甚至高于SARS-CoV的刺突。

研究人员在细胞培养中发现,与Ig融合的可溶性ACE2或称为甲磺酸卡莫司他的非特异性蛋白酶抑制剂可以抑制携带SARS-CoV-2的S蛋白的伪病毒的感染。

高剂量(100μg/ml)甲磺酸卡莫司他也显示出可以减少SARS-CoV-2生长。

在正常成人肺中,ACE2主要在肺泡上皮II型细胞中表达,其可以作为病毒储库。

这些细胞产生表面活性剂,它们降低表面张力,从而防止肺泡塌陷,因此对肺的气体交换功能至关重要。

这些细胞的损伤可以解释在COVID-19患者中观察到的严重肺损伤。ACE2在多种肺外组织中表达,包括心脏,肾脏,血管和肠。

这些器官中的ACE2组织分布可以解释在患者中观察到的多器官功能障碍。

研究人员在1期和2期临床试验中,测试的临床级人重组可溶性ACE2(hrsACE2)可以将Vero E6细胞中的病毒生长减少1000-5000倍。

此外,我们发现人类血管类器官和肾脏类器官可以很容易地被感染,而感染可以在早期被hrsACE2显着抑制。


隔离SARS-CoV-2

为了研究COVID-19的潜在治疗干预措施,在2020年2月初,我们从确认COVID-19的瑞典患者的鼻咽样本中分离出SARS-CoV-2。

在Vero E6细胞上成功培养后,对分离的病毒进行NGS高通量测序。

电子显微镜显示了我们的SARS-CoV-2分离株的病毒颗粒的原型冠状形状。

系统发育分析显示病毒属于clad A3。


hrsACE-2可以剂量依赖性方式抑制SARS-CoV-2感染

hrsACE2已经过临床1期和2期测试,正在考虑用于治疗COVID-19。

由于ACE2是SARSCoV-2受体,我们希望提供临床级hrsACE2确实可以干扰SARS-CoV-2感染的直接证据。

为此,我们用不同数量的SARS-CoV-2感染Vero-E6细胞(用于SARS-CoV-2分离的细胞):103个噬斑形成单位,105个PFU(MOI 2)和106个PFU(MOI)20)。

从细胞中纯化作为复制标记的病毒RNA,并通过qRT-PCR测定。

在hrsACE2环境下感染细胞1小时,然后在没有hrsACE2的情况下洗涤和孵育,在感染后15小时显著抑制Vero-E6的SARS-CoV-2感染(图A)。

20200403A.png

这些表明hrsACE2抑制病毒与细胞的附着。重要的是,正如中和剂所预期的那样,这种抑制作用取决于接种物中病毒的初始量和hrsACE2的剂量(图A),从而建立剂量依赖性。

与hsrACE-2相反,以与hrsACE2相同的方式产生的等效小鼠重组可溶性ACE2(mrsACE2)不抑制感染(图B)。

20200403B.png

最后,我们进行了实验,其中细胞在hrsACE2或mrsACE2存在下用SARS-CoV-2感染15小时,以在15小时内捕获任何可能感染邻近细胞的新产生的病毒颗粒。

同样,我们观察到在hrsACE2存在下病毒感染显着减少,但mrsACE2则没有。

值得注意的是,监测15小时发现,添加人或小鼠rsACE2对Vero-E6细胞无毒性。这些数据显示hrsACE2在体外显着降低SARS-CoV-2感染。

hrsACE-2抑制SARS-CoV-2感染人毛细血管类器官

SARS-CoV-2感染的主要部位似乎是肺,其可能是病毒传播到其他组织(例如肾和肠)的源头。

此外,尽管血液中的病毒RNA很少被观察到,但在疾病过程中建立了病毒血症。

然而,病毒的大小为80-100nm,表明病毒血症SARS-CoV-2必须首先在局部组织感染之前感染血管。

为了验证这一假设,我们从诱导多能干细胞(iPSCs)生成了人毛细血管类器官,并用我们的SARS-CoV-2分离株感染它们。

在初次SARS-CoV-2暴露后的第3天和第6天,通过qRT-PCR分析毛细血管类器官中有病毒RNA的存在。

在感染后,我们可以检测血管类器官中的病毒RNA,病毒RNA在感染后第3天至第6天增加,表明SARSCoV-2的活性复制。

在感染后第6天收集的感染器官的上清液可以有效感染Vero E6细胞,显示感染的毛细血管类器官产生子代病毒。

重要的是,添加hrsACE2显着降低了工程化人血管的SARS-CoV-2感染。

监测3天,添加人或小鼠rsACE2对人血管无毒性。这些数据表明,人毛细血管类器官可被SARS-CoV-2感染,hrsACE2可显著抑制这种感染。

hrsACE-2可抑制人肾类器官的SARS-CoV-2感染

研究表明ACE2在肾小管中强烈表达。

为了测试SARS-CoV2是否可以直接感染人肾小管肾细胞,我们用人胚胎干细胞生成肾脏类器官。

添加hrsACE2以剂量依赖性方式显着降低人肾类器官的SARS-CoV-2感染。

这些数据表明,除血管外,人造的人肾类器官也可被SARS-CoV-2感染,而这种感染可被hrsACE2抑制。


返回首页


参考文献

Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2.

Vanessa Monteil, Hyesoo Kwon, Patricia Prado, Astrid Hagelkrüys, Reiner A. Wimmer,

Martin Stahl, Alexandra Leopoldi, Elena Garreta, Carmen Hurtado del Pozo, Felipe Prosper, J.P. Romero, Gerald Wirnsberger, Haibo Zhang, Arthur S. Slutsky, Ryan Conder, Nuria

Montserrat, Ali Mirazimi, Josef M. Penninger