新型冠状病毒（SARS-CoV-2）在全球已经感染4,300多万人，并导致100多万人死亡。许多针对SARS-CoV-2的疫苗正在进行临床试验，同时，科学家还在寻找新冠肺炎的新型疗法。
纽约基因组中心的研究人员通过功能缺失型（loss-of-function）CRISPR筛选，鉴定出SARS-CoV-2感染人肺部细胞所需的宿主基因，指明了新冠肺炎的潜在治疗靶点。他们重点关注了那些属于相似通路的基因，特别是影响胆固醇生物合成的基因。这项成果于10月24日发表在《Cell》杂志上。
共同通讯作者、纽约基因组中心的Neville Sanjana表示：“看到COVID-19在纽约和全世界造成的悲剧性影响后，我们觉得我们可以用高通量的CRISPR基因编辑工具来了解SARS-CoV-2病毒需要哪些关键的人类基因。”
Sanjana及其同事利用GeCKOv2 CRISPR-Cas9文库开展了功能缺失筛选，该文库最初由张锋实验室设计，包含约12.2万条向导RNA，靶向人类基因组中的19,050个基因。他们在一组感染了SARS-CoV-2的肺泡细胞上开展了此次筛选。通过这种方式，他们发现了一些缺失后能够抗感染的基因。
在排名靠前的基因中，有些是已知与病毒进入和复制有关的基因，如ACE2受体基因，它是SARS-CoV-2刺突蛋白进入宿主细胞的靶点。这些基因集中在多个通路上，包括液泡ATP酶质子泵、Retromer、Commander、Arp2/3和PI3K通路。
研究人员利用CRISPR敲除、RNA干扰和小分子抑制剂等方法验证了30个排名靠前的基因，从而重复了他们的实验结果。
之后，研究人员采用了将CRISPR编辑与单细胞RNA测序相结合的ECCITE-seq。他们进一步分析了关键基因缺失后对转录有何影响。对于其中的六个基因（ATP6AP1、ATP6V1A、CCDC22、NPC1、PIK3C3和RAB7A），他们发现了相似的基因表达特征，其缺失后导致参与脂质和胆固醇稳态的通路发生上调。
基于这一发现，研究人员采用氨氯地平（amlodipine）来处理那些感染SARS-CoV-2的肺部细胞，氨氯地平是一种钙离子通道拮抗剂，能够提高细胞内的胆固醇水平。他们发现，治疗导致细胞内胆固醇水平升高，SARS-CoV-2感染水平降低。
共同第一作者、西奈山伊坎医学院的Tristan Jordan表示：“最近的临床研究也表明，COVID-19患者在服用钙离子通道阻断剂后死亡率降低。”他认为未来的重要研究方向是进一步阐明胆固醇生物合成通路与新冠病毒之间的关系。
研究人员还分析了排名靠前的基因是否影响ACE2的水平，因为细胞表面受体ACE2是病毒感染所必需的。通过流式细胞术与共聚焦显微镜的分析，他们发现RAB7A的缺失会造成ACE2在细胞表面的表达减少，并导致其在细胞内积累。
Sanjana表示：“目前应对SARS-CoV-2感染的治疗方法是针对病毒本身，但这项研究帮助我们更好地了解宿主基因如何影响病毒进入，这将为疗法开发提供新的途径，并有望加速易感人群的康复。”（生物通 薄荷）
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Identification of required host factors for SARS-CoV-2 infection in human cells
Published: October 24, 2020 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.10.030
