宿主細(xì)胞受體在決定病毒趨向性和致病性中起關(guān)鍵作用。ACE2受體是目前大家了解到的SARS-CoV-2宿主受體。但是根據(jù)目前的疾病表型，僅ACE2一個(gè)受體是無(wú)法解釋SARS-CoV-2的多器官趨向性的。而且，SARS-CoV-2和SARS-CoV之間的臨床差異也提示在宿主細(xì)胞中有其他受體參與。通過(guò)人全基因組表面蛋白互作篩選平臺(tái)，以SARS-CoV-2的衣殼刺突(S)蛋白為篩選靶點(diǎn)，在人的5054膜蛋白中篩選其潛在的結(jié)合受體。共鑒定出12種潛在與S蛋白結(jié)合的受體蛋白，包括ACE2， ASGR1和KREMEN1（合并稱為ASK受體）。后續(xù)在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證，ASGR1或KREMEN1可以介導(dǎo)SARS-CoV-2進(jìn)入宿主細(xì)胞，但是對(duì)SARS-CoV的入侵沒(méi)有作用。
圖1人全基因組表面蛋白互作篩選平臺(tái)鑒定了12種SARS-CoV-2 s結(jié)合膜蛋白
為了研究ASK受體與SARS-CoV-2易感性的臨床相關(guān)性，作者對(duì)19例COVID -19患者上呼吸道組織的單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，ACE2主要在上皮細(xì)胞群中表達(dá)，而ASGR1和KREMEN1在上皮和免疫人群中均有富集（圖2a）。大多數(shù)ASK+細(xì)胞只表達(dá)一種進(jìn)入受體（88.5%），表達(dá)KREMEN1的細(xì)胞最多，比表達(dá)ACE2或ASGR1的細(xì)胞多約5倍(圖2b)。SARS-CoV-2主要在上皮纖毛細(xì)胞和分泌細(xì)胞以及免疫非定居巨噬細(xì)胞（nrMa）中觀察到，這些細(xì)胞也是表達(dá)ASK受體的主要群體（圖2b、c）。在SARS-CoV-2陽(yáng)性細(xì)胞（V+細(xì)胞）中，只有10.3%表達(dá)ACE2(圖2c)，提示其他受體將促進(jìn)SARS-CoV-2進(jìn)入宿主細(xì)胞。
將ACE2、ASGR1和KREMEN1細(xì)胞受體的存在與SARS-CoV-2易感性進(jìn)行關(guān)聯(lián)后發(fā)現(xiàn)，在所有細(xì)胞群中，對(duì)于所有3種受體，V+細(xì)胞中的受體陽(yáng)性細(xì)胞百分比均顯著高于V-細(xì)胞（圖2d）。在上皮細(xì)胞群體中，ACE2和KREMEN1均在V+細(xì)胞中大量富集，而在免疫細(xì)胞群（尤其是巨噬細(xì)胞）中，只有ASGR1與病毒易感性相關(guān)(圖2d)。上皮纖毛細(xì)胞和分泌細(xì)胞是SARS-CoV-2的已知靶細(xì)胞，ACE2與纖毛細(xì)胞的病毒易感性之間的相關(guān)性比KREMEN1更顯著，而KREMEN1是唯一與分泌細(xì)胞的病毒易感性之間表現(xiàn)出高度相關(guān)性的進(jìn)入受體。無(wú)論是在所有細(xì)胞還是細(xì)胞亞群中，與單個(gè)受體相比，ASK組合通常與病毒感染的相關(guān)性更高(圖2d)。對(duì)實(shí)驗(yàn)性SARS-CoV-2感染的人支氣管上皮細(xì)胞的另一個(gè)scRNA-seq數(shù)據(jù)集也獲得了類似結(jié)果。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步支持我們的研究結(jié)果，即SARS-CoV-2進(jìn)入不同細(xì)胞依賴不同的進(jìn)入受體。
SARS-CoV-2在COVID-19患者中表現(xiàn)出多器官趨向性。然而，僅ACE2無(wú)法解釋SARS-CoV-2的多器官趨向性。在病毒陽(yáng)性組織（如腦、肝、外周血，甚至肺）中，ACE2表達(dá)水平低或僅在一小部分細(xì)胞中檢測(cè)到。為了深入了解SARS-CoV-2的組織趨向性，作者根據(jù)ASK進(jìn)入受體的組織分布模擬了宿主與SARS-CoV-2的系統(tǒng)性相互作用。ACE2和ASGR1分別在胃腸道和肝臟中高表達(dá)，而KREMEN1在全身廣泛表達(dá)。在病毒陽(yáng)性組織中，作者發(fā)現(xiàn)至少有一種進(jìn)入受體表達(dá)。ASK受體表達(dá)水平與近期一項(xiàng)活檢研究中發(fā)現(xiàn)的不同組織中的病毒感染率相關(guān)6，并且三種受體與病毒易感性的相關(guān)性顯著強(qiáng)于任何單一受體，提示ASK受體是SARS-CoV-2嗜性的基礎(chǔ)，因此可以更好地解釋該病毒的多器官嗜性。
圖2 單細(xì)胞數(shù)據(jù)證明ASK受體與COVID-19患者上呼吸道SARS-CoV-2易感性顯著相關(guān)
綜上，該研究揭示了SARS-CoV-2宿主受體ASGR1和KREMEN1可作為替代功能受體在ACE2非依賴性病毒入侵中發(fā)揮重要作用，有助于了解SARS-CoV-2的趨向性和發(fā)病機(jī)制。
參考文獻(xiàn)：Gu Y, Cao J, Zhang X, et al. Receptome profiling identifies KREMEN1 and ASGR1 as alternative functional receptors of SARS-CoV-2. Cell Res. 2022 Jan;32(1):24-37.
人全基因組表面蛋白互作篩選平臺(tái)技術(shù)原理
平臺(tái)4大優(yōu)勢(shì)
