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流式细胞技术应对COVID-19大流行
来源: | 作者:澳门bte365游戏网站研发中心团队 | 发布时间: 2021-02-04 | 1914 次浏览 | 分享到:

自2019年12月8日以来流行于全世界的新型肺炎最初被世界卫生组织命名为2019-nCoV。

2020年2月11日,世卫组织将这种疾病重命名为2019年冠状病毒肺炎(COVID-19)。同一天,负责分类和命名病毒的的国际病毒分类学委员会的冠状病毒研究小组在bioRxiv上发表了一篇文章,指出该研究小组已经决定,新型冠状病毒2019-nCoV是导致2002~2003年爆发严重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒(SARS-CoV)的变种。因此,将这种新病原体重新命名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2号(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2),或SARS-CoV-2


图1 新型冠状病毒SARS-CoV-2透射电镜图(来自NIAID)

2020年的一整年在COVID-19全球流行大背景下,流式细胞技术在应对该流行病的进程中发挥了至关重要的作用

对COVID-19等爆发流行的新型传染病而言,准确识别不同的细胞类型在疾病中产生的变化是进行后续诊断和研究的基础。对新冠肺炎患者免疫细胞的早期表型分析显示,淋巴细胞减少,特别是循环中的T淋巴细胞的减少,是疾病的特征之一。

流式细胞技术在此次COVID-19全球大流行的应用实例中,有研究根据T淋巴细胞的免疫表型状态将COVID-19患者分为三组:第一组是CD4+ T细胞激活的患者,其细胞表现与在急性感染中观察到的类似(不同的是只有中度的CD8+ T细胞激活);第二组患者体内则发现有高分化的CD8+ T细胞;第三组则是几乎没有出现免疫激活或干扰迹象的患者。在这三组患者的分型中,第一组类型的患者通常表现出更为严重的疾病反应。

还有研究发现在COVID-19中出现了抑制性髓系细胞的缺失,同时以嗜酸性粒细胞在确认感染的第一周加速扩张为特征。并提出血浆母细胞B细胞的增加作为新冠病毒疾病的特征之一,可能与疾病的严重程度相关。

除了广泛的表型和功能分析,流式细胞技术也用于分析和评估对病毒成分产生的免疫反应。患者对特定病毒成分的免疫反应可以通过测量功能结果进行评估,如人体再次暴露于病毒抗原时的细胞增殖、细胞毒性的产生、免疫反应的激活,细胞因子的分泌或抗体的产生等。也可以通过直接分析结合抗原的细胞。后者可以使用特殊的氟铬标记试剂,称为多肽MHC多聚体,用于分析病毒抗原特异性T细胞和类似的B细胞的抗原三聚体。这些工具将在检验疫苗的实用性时发挥重要的作用。同时,大多数与细胞检测相关的技术都能够以单细胞分辨率分析本体和抗原特异性免疫反应


图2 流式细胞技术在应对流行性传染病时与各个学科的关系

在一项COVID-19疫苗试验的评审结果中,NIH/Moderna mRNA-1273疫苗显示可产生特异性的SARS-CoV-2 CD4+ T细胞,该细胞表达Th1细胞因子IFN-γ、IL-2和TNF-α,但不表达Th2细胞因子IL-4和IL-13。值得注意的是,过去对冠状病毒感染小鼠模型的研究表明,免疫介导的病理与Th2型应答相关,而动物模型中偏Th1和CD8型应答与较好的预后相关。早期的COVID-19研究也证明了在疾病中产生IL-17的T细胞的重要作用,提示抗IL-17阻断单克隆抗体(已用于其他疾病)可能对COVID-19患者有治疗益处。研究还表明,抗原特异性T细胞免疫应答在恢复期患者中很常见(100%和70%的恢复期患者观察到针对SARS-Cov2的CD4+和CD8+应答)。这些研究仅代表了迄今在bioRxiv和medRxiv上预先发表的众多研究中的一小部分,其中许多研究证明了单细胞、高参数流式细胞术在以患者和动物模型为取向的COVID-19研究中的明确价值

若要获取特定的细胞亚群或抗原特异性细胞以便进行下游分析时,可以使用式细胞技术的独特功能-荧光激活细胞分选(FACS)。具有代表性的应用是在被动免疫疗法中的作用。在新型冠状肺炎大流行的早期阶段,COVID-19的被动免疫治疗主要包括向重症患者输注含有SARS-CoV2中和抗体的恢复期患者血浆。利用流式细胞术,可以识别出制造SARS-CoV2抗体的B细胞,将它们进行单独的体外培养,然后表达其具有中和能力的抗体。

综上所述,流式细胞技术在新型冠状肺炎中已然发挥了至关重要的作用,并且在可见的未来仍然会发扬其技术特点蕴含的巨大优势在抗击新冠疫情中继续发光发热


参考资料

1. Vabret N, Britton GJ, Gruber C, et al. Immunology of COVID-19: Current state of the science. Immunity. 2020, 52: 910-941.
2. Cervantes L, Pampena MB, Meng W, et al. Comprehensive mapping of immune perturbations associated with severe COVID-19. Sci Immunol. 2020, 5(49): eabd7114.
3. Biasi D et al. Marked T-cell activation, senescnece, exhaustion and skewing towards TH17 in patients with COVID-19 pneumonia. Nat Commun. 2020, 11: 3434.
4. Pacha O, Sallman MA, Evans SE. COVID-19: A case for inhibiting IL-17? Nat Rev Immunol. 2020, 20: 345-346.
5. Zost SJ, Gilchuk P, Chen RE, et al. Rapid isolation and profifiling of a diverse panel of human monoclonal antibodies targeting the SARS-CoV2 spike protein. Nat Med, 2020.


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