COVID-19雖以呼吸系統感染為主，但對肺組織內免疫反應及細胞外基質（ECM）在疾病進展中的作用缺乏系統研究。多數研究集中于血液或支氣管肺泡灌洗液樣本，無法全面反映肺內空間免疫病理特征。此外，關于SARS-CoV-2感染的細胞類型、病毒微環境特征及膠原沉積的臨床意義存在爭議。近期，國際呼吸領域的權威期刊《Eur Respir J》（IF：21）發表了一項題為“Multi-omic spatial profiling reveals the unique SARS-CoV-2 lung microenvironment and collagen VI as a predictive biomarker in severe COVID-19”的論文。該研究通過PhenoCycler-Fusion（PCF）空間單細胞蛋白組、GeoMX DSP空間轉錄組、多重免疫熒光和bulk轉錄組等多組學分析技術深入探索了重癥COVID-19患者肺組織的免疫微環境及細胞外基質變化，并發現膠原蛋白VI（COL6）可作為預測疾病嚴重程度的生物標志物。

組織樣本包括了8例COVID-19尸檢肺組織（早期3例和晚期5例），以及8例對照樣本（5例非呼吸道死亡、1例細菌性肺炎、1例鼻病毒肺炎和1例MERS肺炎）。研究對組織樣本進行了空間轉錄組，以及PCF空間單細胞蛋白組檢測。PCF總共檢測了38種抗體，包括了SARS-CoV-2蛋白Spike和Nucleocapsid的抗體。

空間轉錄組發現了病毒RNA主要富集于肺泡區，血管區極少。PCF空間單細胞蛋白組和RNAscope確定了SARS-CoV-2陽性的細胞是Ⅱ型肺泡上皮細胞和少數巨噬細胞，并且僅限于早期病例。Bulk轉錄組也證實了晚期病例病毒載量顯著下降。

研究利用PCF空間單細胞蛋白組進行了免疫微環境解析。PCF分析了大約40多萬個細胞，注釋了多種免疫細胞、上皮細胞和間質細胞類型。研究發現了COVID-19肺內以巨噬細胞、中性粒細胞和T細胞為主，有較少的NK和B細胞，并且晚期病例免疫細胞浸潤增加。

空間解析病毒感染和非感染上皮細胞的鄰近細胞類型，結果發現了HLA-DR+ 巨噬細胞顯著富集在病毒感染的上皮細胞附近，而CD4+和CD8+T細胞在組織原位上逐漸遠離病毒感染的上皮細胞。這些鄰近的HLA-DR+ 巨噬細胞高表達免疫抑制分子PD-L1和IDO1。為了解釋這種空間互作關系，研究者利用空間轉錄組分析了病毒RNA表達高和低的肺泡區域，結果發現了病毒RNA表達高的區域高表達很多趨化因子。這些趨化因子可能征募HLA-DR+ 巨噬細胞。

因為肺部巨噬細胞在膠原沉積中起到重要作用，研究發現了COVID-19肺內出現明顯的纖維化，晚期病例肺泡壁增厚，膠原沉積顯著。Bulk轉錄組和空間轉錄組發現了很多膠原相關基因在COVID-19肺中顯著上調。相關性分析揭示了巨噬細胞活化基因和膠原基因存在顯著正相關性。研究者通過多重免疫熒光檢測了4種膠原類型（collagen type I, III, IV ,VI），結果發現了膠原VI在肺泡間質中特異性升高，而I/III/IV型膠原變化不顯著。

最后，研究者利用ELISA在215例COVID-19患者（輕癥/無癥狀、急性住院、ICU、康復期）和54例健康對照的血清中檢測了膠原合成/降解的相關標志物。結果發現了急性期患者中PRO-C6（膠原VI合成標志物）升高，且高水平與住院/ICU患者死亡率顯著相關，可作為早期識別高?；颊叩臐撛谏飿酥疚?。

Fennell É, Taylor GS, Leahy CI, Ross AM, Reynolds G, Perry T et al.Multi-omic spatial profiling reveals the unique SARS-CoV-2 lung microenvironment and collagen VI as a predictive biomarker in severe COVID-19.Eur Respir J. 2025;66(3):2301699.