在BU NEIDL内，Adam Hume使用SARS-CoV-2（绿色）感染这些干细胞衍生的肺细胞（蓝色）。图片由克里斯蒂·阿博/安德鲁·威尔逊实验室/波士顿大学CReM提供)

冠状病毒澳门威尼斯人注册网站研究

在致命的COVID-19肺部炎症中，波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员发现了NFkB通路中的罪魁祸首

澳门威尼斯人注册网站研究小组现在正在寻找一种治疗方法，可以阻止NFkB在冠状病毒感染开始时释放不受控制的炎症

今年3月，随着冠状病毒大流行席卷美国，波士顿大学国家新兴传染病实验室（NEIDL）和再生医学中心（CReM）的科学家们放弃了所有其他澳门威尼斯人注册网站研究，专注于SARS-CoV-2病毒。他们联手开发了最相关的澳门威尼斯人注册网站研究模型，以了解病毒如何影响肺部，从干细胞中设计活的、“呼吸”的人类肺细胞来完成这项任务。

从大流行早期开始的这些努力，使我们对COVID-19感染如何引发致命程度的肺部炎症的理解有了飞跃。他们发现了一种使肺部发炎的途径，这开启了对新疗法的探索，以期在这一过程发生并致命之前阻止它。

根据他们上周在线发表在《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上的澳门威尼斯人注册网站研究结果，在肺部的气囊感染SARS-CoV-2后不久，问题就开始了，当时病毒激活了人体中一种被称为NFkB的生物途径（k的发音为“kappa”）。在这种情况下，病毒还会抑制肺部请求免疫系统帮助抵御病毒入侵者的能力。

当求救信号最终发出时，在感染发生几天后，一群免疫细胞聚集到肺组织中，这些组织中充满了感染的、死亡的和垂死的细胞，NFkB的早期激活引发了不受控制的炎症水平。进入的免疫细胞，试图摧毁每一个受感染的细胞在他们的路径上，火上浇油。每一个被病毒或试图阻止病毒传播的免疫细胞杀死的受感染细胞，都会使炎症的规模更接近于使肺部和其他器官完全衰竭。

NFkB在这种致命级联反应中的作用的发现，使其成为新疗法的一个有希望的靶标，可以在感染新型冠状病毒后早期抑制其活性。一种新药可能有助于在炎症失控之前减少炎症，并在病情恶化得太远之前给身体提供关键的时间来获得免疫细胞的帮助。

“我们已经了解到[NFkB]是驱动COVID-19患者炎症的主要途径，”该澳门威尼斯人注册网站研究的通讯作者之一达雷尔·科顿说，他是CReM的主任，也是波士顿大学教学医院波士顿医疗中心（BMC）的肺病学家。“现在的挑战是找到对急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者有效的治疗方法。”

Kotton说，澳门威尼斯人注册NFkB在严重冠状病毒感染中的作用的揭示很重要，因为这些数据是直接通过观察感染了活的SARS-CoV-2病毒的人类肺细胞收集的。这与迄今为止撰写的绝大多数冠状病毒澳门威尼斯人注册网站研究不同，这些澳门威尼斯人注册网站研究都是基于感染更常见的澳门威尼斯人注册网站研究细胞类型：来自非洲绿猴子的肾细胞。这些肾细胞很容易在培养皿中生长和维持，但不能准确地代表人类肺细胞。

Kotton说：“当你感染人类肺细胞而不是猴子的肾细胞时，你会学到更多澳门威尼斯人注册人类如何对病毒做出反应以及药物如何对他们起作用的知识。”

该澳门威尼斯人注册网站研究的共同通讯作者Elke mhlberger是NEIDL的病毒学家，他通常与埃博拉和马尔堡等世界上最致命的病毒一起工作，他见证了SARS-CoV-2病毒对人类肺细胞的影响，这是非常了不起的。

“看到病毒对这些细胞造成多大的破坏是很可怕的，”米尔伯格说。“它会破坏（围绕细胞核的膜），并导致细胞器发生重大变化”，细胞器是细胞内部执行基本功能的部分。她说：“细胞真的很痛苦。”她补充说，即使是埃博拉病毒或马尔堡病毒对细胞内部细胞器的影响也没有新型冠状病毒那么大。

科顿说：“我认为我们澳门威尼斯人注册网站研究团队的高级成员和我在职业生涯中从未经历过这样的事情。”他和共同通讯作者安德鲁·威尔逊（Andrew Wilson）也是CReM的科学家和BMC的肺病学家，他们避免踏入CReM自己的实验室，以保护他们的同事免受他们在BMC重症监护室忍受的冠状病毒暴露风险。

在BMC，科顿和威尔逊经常看到感染冠状病毒的患者，尽管他们有轻微的类似感冒的症状，并且在一周左右的时间里感觉相当健康，但他们会突然晕倒，需要插管和通气。“我们看到这个过程就在我们眼前发生。这对我们来说是如此明显，以至于我们试图在患者肺部损伤已经发生后让他们活下去，”科顿说。

这激发了他们对澳门威尼斯人注册网站研究冠状病毒感染开始时肺气囊细胞内部发生的情况的兴趣。

科顿说：“我们必须看一看疾病最初发作时细胞在做什么，因为在那之后，除了帮助病人用呼吸机维持生命外，阻止这一过程可能已经太晚了。”“肺细胞感染的第一天，细胞会告诉我们什么？我们假设时间框架可能是一个更有效的干预窗口。”通过观察这扇窗户，他们确定NFkB是罪魁祸首。

为了发现这一发现，该澳门威尼斯人注册网站研究的共同主要作者、m<s:1> hlberger实验室的高级澳门威尼斯人注册网站研究科学家亚当·休姆（Adam Hume）在Kotton和Wilson的CReM实验室的干细胞澳门威尼斯人注册网站研究人员——jessie Huang、Rhiannon Werder和Kristy Abo——创建的复杂肺部模型上进行了SARS-CoV-2感染，他们也是澳门威尼斯人注册网站研究的共同主要作者。他们的人体肺组织模型——肺细胞的三维结构，称为“肺类器官”——是从人类干细胞中培养出来的。CReM的类器官已被波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员和其他地方的合作者用于澳门威尼斯人注册网站研究一系列慢性和急性肺部疾病。

在冠状病毒澳门威尼斯人注册网站研究中，CReM的科学家利用他们的类器官专业知识培养了肺气囊细胞，这是一种排列在肺内部的细胞。气囊细胞通常难以在传统培养中生长和维持，也难以直接从患者身上提取用于澳门威尼斯人注册网站研究目的。这就是为什么许多实验室依赖于使用更容易获得的细胞类型，比如猴子的肾细胞。

科顿说：“我们的类器官是由CReM澳门威尼斯人注册网站开发的，由干细胞设计而成——它们与我们体内的活的、会呼吸的细胞不完全相同，但它们是最接近的。”

CReM团队随后将人体气囊细胞放入他们之前开发的实验模型中，该模型是为了澳门威尼斯人注册网站研究吸烟的影响。细胞被镀在网状膜上；一方面，它们暴露在空气中，就像我们呼吸时肺部的气囊细胞一样。在膜的另一边，细胞由一种液体混合物喂养，这种混合物模拟了肺血管网络提供的营养和生长因子。

从那里，NEIDL团队介入感染肺模型。休谟在肺细胞顶部添加了活的冠状病毒液滴，从膜的空气侧感染它们，类似于当含有病毒的空气被吸入体内时，病毒感染肺部内部细胞的方式。他和米尔伯格在NEIDL的生物安全4级（BSL-4）实验室之一进行了这些实验，BSL-4是生物安全控制的最高级别，用于对人类构成特别高风险的传染性病原体。

根据暗示NKfB在严重冠状病毒病例中的作用的实验，CReM和NEIDL的澳门威尼斯人注册网站研究人员现在正在与波士顿大学及其他拥有药物和新化合物库的澳门威尼斯人注册网站研究人员合作。合作者计划共同筛选可能阻止炎症列车离开车站的潜在治疗方法。

利用NEIDL的CReM肺模型，澳门威尼斯人注册网站研究人员已经证实，现有的药物remdesivir和camostat可以有效地对抗这种病毒，尽管它们都不是控制NFkB释放的炎症的完美解决方案。

雷姆德西韦是一种广泛使用的抗病毒药物，已在临床上用于冠状病毒患者。卡莫司他是一种抗病毒和抗癌药物，有时用于治疗胰腺炎。此前，卡莫司他曾在肺部和气道中发现的一种细胞中进行过测试，并被发现有效。波士顿大学澳门威尼斯人注册网站研究小组的实验证实，卡莫他也能治疗肺部气囊细胞中的冠状病毒感染，Kotton说，卡莫他是临床试验的一个很好的候选者。

“我们终于开始进攻，而不是防守，就像我们在四月和五月初那样，这真是太棒了，”威尔逊说。在BMC，他回忆说，在春季冠状病毒病例激增期间，“有一段时间，呼叫代码团队帮助病情不佳的患者的临时公告至少每小时响起一次。这真的非常非常激烈。”

威尔逊说，随着患者努力生存，他和其他临床医生觉得，在针对冠状病毒的特定治疗方面，他们能提供的相对较少。“这太难了——你太想做点什么来帮助别人变得更好，”他说。

现在，通过澳门威尼斯人注册网站研究解开了病毒的工作原理，他觉得人们的心态发生了重要的变化。

“我们如何攻击这种病毒？”威尔逊说：“我们在这些实验中使用的细胞是在病人身上受影响最显著的细胞类型，我们所照顾的病人已经患上了ARDS。”“对正确类型的细胞进行澳门威尼斯人注册网站研究非常重要。它告诉我们病毒是如何工作的，以及身体正常免疫机制的哪些部分没有正常工作。”

这项澳门威尼斯人注册网站研究得到了恒大MassCPR奖、美国国立卫生澳门威尼斯人注册网站研究院、澳大利亚国家卫生和医学澳门威尼斯人注册网站研究委员会CJ Martin早期职业奖学金、肺纤维化基金会的I. M. Rosenzweig初级澳门威尼斯人注册网站研究员奖、Harry Shwachman囊性纤维化临床澳门威尼斯人注册网站研究员奖、吉利德科学澳门威尼斯人注册网站研究学者计划、Gilda和Alfred Slifka基金、Gail和Adam Slifka基金、囊性纤维化基金会的资助。以及Fast Grants奖。