Department of Biochemistry, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA, USAらのグループは、肺の間質内マクロファージがSARS-CoV-2感染の主たる標的となり、炎症を引き起こす中心になっていると報告しています。
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.05.10.491266v1.full
本研究では、新しいSARS-CoV-2感染の実験モデルが提案され、ヒト肺組織における細胞レベルの分解能で、COVID-19の初期分子イベントと病原性メカニズムの体系的な調査が可能になりました。
ヒトの肺におけるSARS-CoV-2感染の初期のイベントを同定するために、治療的外科的切除または臓器提供者から得られた新鮮な肺組織から厚い切片（〜300-500 µm「スライス」）を調製し、DMEM/F12と10％FBSを含む培地で培養しました。次に、それらの組織スライスを感染多重度（MOI）1で、2時間SARS-CoV-2（USA-WA1/2020）に感染させ、感染を進行させるために培養を24時間または72時間続けました。
SARS-CoV-2感染中のウイルスおよび宿主遺伝子の発現を特徴づけるために、スライスを分離し、単一細胞RNAシーケンシング（scRNA-seq）によって分析しました。感染した肺スライスの多重単一分子蛍光insituハイブリダイゼーション（smFISH）も実行され、プラス方向鎖ウイルスRNA（S遺伝子プローブ）、マイナス方向鎖ウイルスRNA（複製中間体、Orf1ab遺伝子プローブ）、標準ウイルス感染受容体ACE2、およびscRNA-seqで検出された感染細胞タイプのマーカーを検出しました。
これらの結果から、SARS-CoV-2の最も感染性の高い肺細胞標的と炎症中心が活性化された間質性マクロファージであることが示されました。この新たに特徴づけられた肺マクロファージのサブタイプでは、ウイルスRNA増幅により、宿主細胞の全細胞トランスクリプトームの最大60％がウイルス転写物により乗っ取られていました。乗っ取りの間、同種の受容体（CCL8、CCL2、CCL13、CXCL10）を発現する内在性自然免疫細胞をリクルートできるケモカインの誘導を含み、インターフェロンに支配される炎症反応の細胞自律的な活性化が起こります。この乗っ取りは、また、サイトカインストームの中心となる強力な炎症性分子であるサイトカインIL6の発現を誘導します。このようにして、SARS-CoV-2感染と間質性マクロファージの乗っ取り、およびインターフェロンに支配されるこの一連のケモカインとサイトカインの誘導は、肺の炎症と免疫浸潤中心を形成し、COVID-19肺炎の誘発から急性呼吸器不全への移行を加速するのです。
ヒト肺マクロファージへのSARS-CoV-2侵入のメカニズムを調査するために、改変された組換えスパイク疑似型レンチウイルスシステムが適用されました。精製された肺マクロファージをヒドロキシクロロキン、リソソームプロテアーゼ阻害剤、またはサイトカラシンDで処理しても、広範囲の濃度でレンチウイルスによる感染は阻止されませんでした。これは、スパイクを介した肺マクロファージへの侵入が食作用を必要としないことを示しています。次に、3つの強力な抗スパイクモノクローナル抗体用いた中和アッセイを評価しました。これらの中和抗体は、nM濃度でHeLa-ACE2/TMPRSS2のレンチウイルス感染を強力に阻害しましたが、精製された肺マクロファージのレンチウイルス感染を減少させるものはありませんでした。従って、これのことは、肺マクロファージへのSARS-CoV-2の侵入が、食作用またはSARS-CoV-2スパイクタンパク質のACE2受容体結合モチーフを必要としない潜在的に新規なメカニズムによって起こることを意味しているようです。
