随着世界各地的科学家们开发出拯救生命的COVID-19疫苗和药物，许多人仍然想知道究竟为什么这种疾病在一些人身上是致命的，而在另一些人身上是轻微的。为了解决这个难题，科学家们需要深入了解人体多种类型的免疫细胞如何应对SARS-CoV-2，即导致COVID-19疾病的冠状病毒。
在一项新的研究中，来自美国拉霍亚免疫学研究所、英国利物浦大学和南安普顿大学等研究机构的研究人员首次详细概述了人体的CD4+ T细胞如何应对SARS-CoV-2病毒。除此之外，他们的研究还表明，在患病早期，住院的重症COVID-19患者会产生一种有可能杀死B细胞和减少抗体产生的新型T细胞亚群。这些发现为进一步的详细分析提供了重要的基础，并展示了一种称为单细胞RNA测序（RNA-seq）的前沿技术的力量。相关研究结果于2020年10月5日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Imbalance of regulatory and cytotoxic SARS-CoV-2-reactive CD4+ T cells in COVID-19”。
聚焦单个细胞
论文共同通讯作者、拉霍亚免疫学研究所副教授Pandurangan Vijayanand博士说，“这项研究利用单细胞RNA-seq分析了CD4+ T细胞表达的特异性地识别SARS-CoV-2的RNA分子。这让我们第一次展示了这些对这种病毒感染作出反应的细胞的完整性质。”
论文共同通讯作者、利物浦大学教授Christian H Ottensmeier博士说，“这只是个开始。我们需要有可回头查阅的参考数据以开展进一步的研究。这项新的研究是新颖的、及时的、详细的、创新的和开放的。”
Vijayanand和他在拉霍亚免疫学研究所的同事们开创性地在免疫学中使用单细胞RNA-seq。RNA-seq为科学家们提供了一个新的窗口来了解让每个人对病毒感染作出的不同免疫反应的基因表达模式。在这项新的研究中，这些研究人员将重点放在CD4+ T细胞上，这些细胞在对抗感染方面发挥着许多关键作用。
论文共同第一作者、拉霍亚免疫学研究所博士后研究员Benjamin Meckiff博士说，“CD4+ T细胞在协调免疫反应中起着核心作用。它们是一个异质性的免疫细胞群体，执行广泛的功能，我们能够专门分析它们对SARS-CoV-2作出的反应。”
Vijayanand和Ottensmeier曾计划利用单细胞RNA-seq分析今年因流感住院患者的CD4+ T细胞。当COVID-19疫情来临时，这些研究人员在今年3月初也申请批准使用COVID-19患者的样本来开展研究。Vijayanand说，“我们在这次疫情早期就在收集合适的样本。”
这些研究人员将来自40名COVID-19患者的样本分为两组进行研究。住院组包括22名患者（其中9名在ICU治疗）。非住院组有18名患者，他们经历了较轻的COVID-19症状。
他们利用单细胞RNA-seq分析了这些患者中对SARS-CoV-2有反应的CD4+ T细胞的类型。每种类型的T细胞都在对抗病毒中起着作用：一些T细胞（辅助性CD4+ T细胞）提醒身体注意感染，并招募其他免疫细胞，而另一些T细胞（滤泡辅助性T细胞，简称TFH细胞）则向B细胞发出信号以制造抗体。最后，还有一些T细胞（调节性T细胞，简称Treg细胞）发挥着抑制其他T细胞的作用，使得免疫系统不会破坏人体自身组织。Vijayanand说，“有多种不同类型的T细胞对这种病毒做出反应。”
这些研究人员提醒道，人类研究只能给出相关性的结论，却不能断定某些T细胞群体是导致疾病严重性的原因。他们认为，一些发现值得进一步研究。
例如，这些研究人员发现，住院患者的“细胞毒性（cytotoxic）”TFH细胞水平较高，这有可能使得这种病毒感染恶化。在这项研究中观察到的细胞毒性TFH细胞并没有起到帮助B细胞产生抗体的作用，而是与之前的研究中发现的杀死B细胞的细胞非常相似。他们随后检查了患者体内SARS-CoV-2特异性抗体的浓度。那些TFH细胞功能失调的患者也具有较少的抗体。
Meckiff说，“住院患者的TFH细胞显示的基因表达特征表明它们出现功能失调，并没有给B细胞提供我们期望的帮助。”
为未来的研究奠定基础
总的来说，这项研究为科学界探索CD4+ T细胞对SARS-CoV-2的反应提供了一个起点，并且也为比较不同时间或不同疾病严重程度的人作出的反应建立了基线。为了支持这些努力，这些研究人员在这个项目开始仅两个月后就立即在网上公布了他们的数据。
论文共同第一作者、拉霍亚免疫学研究所生物信息学专家Ciro Ramírez-Suástegui说，“我们必须快速公布。让每个人都能获得这些数据是至关重要的。”
论文共同作者、拉霍亚免疫学研究所生物科研究技术员Vicente Fajardo说，“当然还有更多值得探索的地方。”
事实上，这些数据和研究方法可能不仅仅对传染病研究很重要。Ottensmeier解释说，更好地了解身体对病毒作出的反应，还可以指导未来对癌症免疫疗法的研究。
Ottensmeier说，“通过这项研究，我们利用了我们长期以来的合作，解决一个新的人类健康难题。接下来，我们可以将对血液中对新出现病毒的反应的理解扩展到理解当我们的免疫系统应对癌症时组织中发生了什么。”
Ottensmeier和Vijayanand正致力于对COVID-19患者开展进一步分析，还计划扩大与利物浦大学的更广泛合作。
