新冠病毒上的棘蛋白扮演重要角色

2021年4月30日, Salk 研究機構在AHA發表了一篇新的文章, 科學家確認了COVID-19病毒上的棘蛋白是如何造成細胞損傷, 證實了新冠病毒其實是一個血管疾病。

科學家已經知道SARS-CoV-2 病毒特殊的棘蛋白會鎖定健康細胞讓病毒感染宿主。現在, 一個重要的新的研究結果顯示病毒的棘蛋白也在疾病中扮演關鍵角色。

這篇文章發表在Circulation Research, 也揭示了COVID-19是一個血管性疾病, 並精確地演示SARS-CoV-2病毒是如何在細胞層次中攻擊血管系統並造成損傷。這個發現解釋了COVID-19的各式各樣看似無關的併發症, 並且可以為未來可能的治療研究打開另一扇門。

“很多人以為這是一個呼吸系統疾病, 但這是一個真正的血管疾病” 研究助理教授 Uri Manor 說(此研究的資深共同作者)。“這可以解釋為什麼人們會中風, 以及為何某些人在其他身體部位有狀況。他們之間的共通性就是血管問題。

Salk 機構科學家與加利福尼亞州聖地亞哥California San Diego大學的科學家共同合作研究, 包含第一共同作者 Jiao Zhang與資深共同作者 John Shyy等人。

這份文件是第一個明確解釋了關於蛋白如何造成血管細胞傷害的文獻。 越來越多人同意SARS-CoV-2病毒影響血管系統, 但是在此之前, 如何影響是不清楚的。之前也有研究冠狀病毒的科學家懷疑棘蛋白可造成血管內皮細胞損傷, 但這是史上第一次明確文獻實證。

在這研究中, 研究人員製造了一個“假病毒”, 有SARS-CoV-2 的典型棘蛋白冠, 但卻不含任何真正的病毒。暴露於此假病毒中, 會導致在動物模型中肺與動脈的損傷 - 證實了單單只需要棘蛋白本身就已經足夠造成疾病。組織樣本顯示肺動脈壁上的內皮細胞有發炎情形。

研究團隊在實驗室中重複這個程序, 讓健康內皮細胞(動脈內襯)暴露在棘蛋白當中, 顯示棘蛋白藉由結合ACE2來損傷細胞。這個結合阻礙ACE2給予粒線體(細胞內負責產生能量的胞器)的分子信號, 導致粒線體損壞並碎裂。

之前的研究也有類似的結果, 但這是第一個研究顯示在細胞暴露於棘蛋白本身就足以讓損害發生。

“如果你移除了病毒的複製能力, 它仍然保有對血管細胞的主要破壞作用, 只需要與ACE2受體結合, 亦即 S蛋白受體” Manor 解釋. “對於突變棘蛋白更進一步的研究將會提供SARS CoV-2病毒突變株的致病與重症機轉新見解”。

研究人員接下來希望能夠進一步了解ACE2蛋白干擾進而損害粒線體並讓粒線體變形的機制。

此研究受到美國國立衛生研究院、國家自然科學基金、陝西省自然科學基金、國家重點研發計劃、西安交通大學第一附屬醫院； 和西安交通大學支持。

參考文獻：
https://www.ahajournals.org/doi/pdf/10.1161/CIRCRESAHA.121.318902
DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.121.318902
https://www.salk.edu/news-release/the-novel-coronavirus-spike-protein-plays-additional-key-role-in-illness/