《Nat Neurosci:新研究表明新冠病毒可以穿过血脑屏障进入大脑》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2020-12-21
  • 越来越多的证据表明,COVID-19患者的认知能力受到影响,如脑雾和疲乏。科学家们也发现了其中的原因。SARS-CoV-2病毒和之前的许多病毒一样,对大脑是个坏消息。

    在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学医学院等研究机构的研究人员发现SARS-CoV-2的刺突蛋白可以穿过小鼠的血脑屏障。这强有力地表明导致COVID-19的冠状状病毒SARS-CoV-2可以进入大脑。相关研究结果于2020年12月16日在线发表在Nature Neuroscience期刊上,论文标题为“The S1 protein of SARS-CoV-2 crosses the blood–brain barrier in mice”。

    这种通常称为S1蛋白的刺突蛋白决定了SARS-CoV-2可以进入哪些细胞。论文通讯作者、华盛顿大学医学院医学教授William A. Banks说,通常情况下,这种病毒与它的结合蛋白做同样的事情。Banks说,像S1这样的结合蛋白通常本身就会造成损害,这是因为它们从这种病毒上脱离下来并引起炎症。他说,“S1蛋白很可能导致大脑释放细胞因子和炎症产物。”

    在科学界,SARS-CoV-2感染引起的强烈炎症被称为细胞因子风暴。免疫系统看到一种病毒及其蛋白后,会过度反应以试图杀死入侵的病毒。感染者会出现脑雾、疲乏和其他认知问题。

    Banks和他的团队在HIV病毒中观察到了这种反应,想看看SARS CoV-2是否也有同样的情况。

    Banks说,SARS-CoV2中的S1蛋白和HIV-1中的gp 120蛋白功能相似。它们都是糖蛋白--表面上有很多糖的蛋白,可与宿主细胞上的受体结合。这两种蛋白通过抓住相对应的宿主受体,作为病毒的“手臂”和“手”发挥作用。这两者都能穿过血脑屏障,而且像gp120一样,S1蛋白很可能对脑组织有毒性。

    Banks说,“这似曾相识。”他在HIV-1、gp120和血脑屏障方面做了大量的研究工作。

    Banks的实验室研究阿尔茨海默病、肥胖症、糖尿病和HIV患者中的血脑屏障。但是,他们把他们的研究工作搁置起来,该实验室的15个人从4月份开启了对S1蛋白的研究。他们找来了长期合作者、俄勒冈健康与科学大学的Jacob Raber教授及其团队来合作。

    这项研究可能了解释COVID-19的许多并发症。Banks说,“我们知道,当你被SARS-CoV-2感染时,你会有呼吸困难,这是因为你的肺部受到感染,但另外一个解释是这种病毒进入大脑的呼吸中枢,并在那里造成问题。”

    Raber说,在他们的实验中,S1蛋白的转运速度在雄性小鼠的嗅球和肾脏中比雌性小鼠更快。这一观察结果可能与男性更容易出现更严重的COVID-19结果有关。

    对于那些对这种病毒掉以轻心的人,Banks有话要说,“SARS-CoV-2病毒的许多影响可能会因为这种病毒进入大脑而加重或延续,这些影响可能会持续很长时间。”

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41593-020-00771-8;https://newsroom.uw.edu/news/research-strongly-suggests-covid-19-virus-enters-brain;https://news.bioon.com/article/6782223.html
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    • Sciencedaily网站12月17日消息称,在《自然神经科学》(Nature Neuroscience)上发表的华盛顿大学医学院的一项研究表示,SARS-CoV-2刺突蛋白可以穿过小鼠的血脑屏障。 研究人员表示,刺突蛋白(通常称为S1蛋白)决定了病毒可以进入哪些细胞。像S1这样的结合蛋白通常会在与病毒分离时引起损害,并引起炎症。S1蛋白可能导致大脑释放细胞因子和炎性产物。免疫系统在感应病毒及其蛋白后会反应过度,以杀死入侵的病毒,进而出现脑雾、疲劳和其他认知问题。 研究人员发现人体免疫系统对HIV病毒有这种反应,并探究了SARS CoV-2是否也正在发生这种反应。SARS-CoV2中的S1蛋白和HIV-1中的GP120蛋白具有相似的功能。它们都是糖蛋白,是与其他受体结合的蛋白质标志。这两种蛋白质都通过结合其他受体而充当病毒的“武器”。两者都穿过血脑屏障,S1像GP120一样,可能对脑组织有毒。 研究人员还研究了阿尔茨海默氏症、肥胖症、糖尿病和艾滋病毒中的血脑屏障,该研究解释了COVID-19的许多并发症。现有一个解释是患者感染了COVID病毒后,呼吸困难,这是因为患者的肺部被感染,另一个解释是,病毒会进入大脑的呼吸中枢,并在大脑中引起问题。实验中,S1蛋白在男性嗅球和肾脏中的运输要快于女性,这可能与男性感染COVID-19后症状更为严重有关。COVID病毒所产生的许多影响可能会由于病毒进入大脑而加剧或持续很长时间,甚至永久存在。 原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201217154046.htm
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    • 在一项新的研究中,来自美国沃尔特-里德陆军研究所的研究人员对来自超过27000名感染导致COVID-19的新型冠状病毒的患者进行基因序列分析后发现,自2019年12月以来,这种病毒发生了最低程度的突变,这表明一种疫苗将足以对抗全球感染。相关研究结果近期发表在PNAS期刊上,论文标题为“A SARS-CoV-2 vaccine candidate would likely match all currently circulating variants”。论文通讯作者为沃尔特-里德陆军研究所病毒遗传学与系统血清学主任Morgane Rolland和沃尔特-里德陆军研究所新兴传染病项目主任Kayvon Modjarrad博士。 为了表征冠状病毒SARS-CoV-2自大流行开始以来的多样化,他们对从84个国家的患者中取样的18514个独立的病毒基因组序列进行了比对,并对它们的变异进行了扫描。分析结果显示,在最初的疫情爆发后,遗传分化的估计值很低,并表明到目前为止,SARS-CoV-2基因组的进化大多是随机的,而不是适应它遇到的人类宿主。 Rolland说,“与其他报告一样,我们注意到,自疫情开始以来,SARS-CoV-2刺突蛋白中的D614G突变频率迅速增加,但我们无法将这种突变与特定的适应力量联系起来。当病毒在人群中复制和传播时,我们希望看到一些突变可以在流行病中通过随机的机会迅速固定下来。”Rolland指出,将基因型与表型联系起来是很复杂的,还需要开展更多的研究来充分了解SARS-CoV-2刺突蛋白中的D614G突变的功能后果。 鉴于遗传变异程度较低,一种有前途的候选疫苗很可能对目前所有流通的COVID-19冠状病毒毒株具有同样的疗效。 Rolland说,“病毒多样性对HIV、流感病毒和登革热病毒等其他病毒的疫苗开发工作提出了挑战,但全球样本显示SARS-CoV-2的多样性低于这些病毒。因此,我们可以谨慎乐观地认为,病毒多样性不应该成为开发针对COVID-19感染的广泛保护性疫苗的障碍。” Modjarrad共同领导了沃尔特-里德陆军研究所的COVID-19应对工作,包括开发针对COVID-19的疫苗。沃尔特-里德陆军研究所的候选疫苗建立在刺突蛋白-铁蛋白纳米颗粒(Spike Ferritin Nanoparticle)平台上,预计将在2021年前进入人体测试。这种疫苗与一种同样由沃尔特-里德陆军研究所研发的专用佐剂---陆军脂质体制剂(Army Liposome Formulation)---配合使用,以进一步增强免疫反应。 Modjarrad说,“科学家们正在努力加快研发一种现在和未来几年对全世界安全有效的COVID-19疫苗。这些数据对于为该领域的集体努力提供信息是至关重要的,以获得一种可快速扩展并普遍适用于所有人群的疫苗。” 他补充说,“基于沃尔特-里德陆军研究所长期以来为其他病毒开发疫苗的经验,以及最近在冠状病毒方面的工作,我们已经能够迅速行动起来,加快研究工作,以对抗这种威胁全球健康和军事准备的流行病。” Rolland的研究通常集中在HIV病毒遗传学上,在当前全球卫生紧急状态下,她将注意力转移到COVID-19上。她说,“当我们专注于了解关于这种冠状病毒的一切时,各个领域的人携手合作是至关重要的。团队合作对于阻止这种流行病的蔓延将是至关重要的。”