1.体外传代细胞系上新冠病毒和其他呼吸道病毒对宿主细胞表达谱的影响:
为了研究新冠病毒对宿主转录水平的影响,作者首先选择了体外传代细胞系进行了研究,同时选择了其他常见呼吸道病毒感染作为对照。PCOA分析显示,新冠病毒感染后宿主的转录表达谱同其他呼吸道病毒显著不同,主要表现在IFN-I和IFN-III的表达不显著,而存在中等水平的ISG和一系列促炎性信号基因的表达。
2.新冠病毒在原代细胞上引起的IFN-I和IFN-III反应有限:
为了进一步验证新冠病毒对宿主细胞表达水平的影响,作者采用了人正常支气管上皮细胞感染模型进行了验证。作者采用了新冠病毒、流感病毒、NS1敲除的流感病毒以及I型干扰素四种刺激因素刺激人支气管上皮细胞,表达谱分析结果显示NS1敲除的流感病毒以及I型干扰素刺激都有能显著的诱导宿主先天免疫反应,共有381个天然免疫相关的基因被显著诱导,而新冠病毒和流感病毒只存在8个共同显著诱导的基因。此外,还发现新冠病毒引起的宿主转录变化最剧烈,其中I型干扰素信号减弱,趋化和炎症反应信号增强。
3.动物模型提示宿主对新冠病毒的免疫反应失衡
以上的结果都是在体外细胞模型上发现的,那么在体的情况下新冠病毒感染后宿主的转录表达情况如何呢?作者采用了雪貂感染模型,用新冠病毒和流感病毒分别通过鼻腔接种感染雪貂。对感染组和对照组上呼吸道样本进行转录组分析,发现新冠感染和流感感染在单核细胞和淋巴细胞相关的标志物表达水平上基本一致,但是新冠病毒感染呈现出独特的宿主表达谱特征,表现在与造血细胞系祖细胞相关的基因高表达。
4.新冠病人肺部转录组及血清血特征分析
为了验证在细胞和动物水平上的发现,作者选择了感染新冠的病人和正常对照的肺组织进行了表达谱分析,结果也发现了与细胞和动物上相似的特征,除了诱导一系列ISG表达之外,大量的炎症和趋化因子基因在新冠病人中高表达。最后,作者进一步在新冠感染的病人队列和非新冠感染入院的其他呼吸系统疾病的队列中进行了血清细胞因子的分析。结果两组病人血清中I型和III型干扰素的含量无显著差异,而新冠感染的病人血清中炎症相关的细胞因子和趋化因子水平显著升高。