做了點實驗，搞清了跟新冠病毒感染有關的一個疑惑。

從六月開始回單位工作，從每周一天到現在的兩天。我近二十年來，一直從事跟一種遺傳病有關的基礎研究。這種病最嚴重的病變發生在呼吸係統，最終會導致肺衰竭。我們建立了一係列體外培養人呼吸上皮細胞和微器官模型，用來做這種病的病理生理和藥物治療研究。我們的呼吸上皮微器官，非常好地再現了人的真實呼吸上皮組織，完美分化出了各種不同類型的上皮細胞。看下麵幾張圖：

紅色的網狀結構，叫緊密聯結（tight junction), 上皮細胞之間有了這種特殊結構，才能把體內組織跟外界環境有效分隔開。綠色青草一樣的東西叫纖毛，是纖毛上皮細胞特有的。它們會有節律地擺動，在呼吸道裏麵，可以把微小異物排出去。白色的是另一類上皮細胞叫CLUB細胞或者CLARA細胞，它們合成分泌一種小分子蛋白質，功能不是很清楚。圖中黑處沒有顯示的，還有分泌粘液的GOBLET細胞，有豐富離子通道的IONOCYTE 等其他類型上皮細胞。

 

下麵這張3D圖像展示了人工上皮組織的纖毛細胞和緊密聯結。這裏的纖毛標成了紅色，Tight junction 綠色，白色是纖毛細胞頂端膜上的一種特有蛋白質。淺藍色的是細胞核。

科研結果，有時候象花一樣美麗，是吧？

 

新冠流行後，非必要的實驗研究被暫停，隻允許少量跟新冠有關的在崗工作。所以各部門都設計一些跟新冠有聯係的實驗，以便維持實驗室運轉。為此我訂購了一些相關的抗體，做了點實驗。

疫情剛開始的時候，大家還應該記得關於病毒感染是否通過空氣和呼吸傳播的不同說法和是否帶口罩的爭執。新冠病毒通過結合ACE2而感染細胞，這在初發期就搞清了。那麽呼吸上皮細胞有沒有ACE2？這對解決爭執是個很重要的問題。當時我查閱文獻，早在十幾年前關於老SARS病毒就有過數篇文章提到病毒通過呼吸上皮ACE2感染的討論，遺憾的是沒人給出直接證據。新近的文章，都是未正式發表的preprint， 被引用較多的結論是上呼吸道沒有ACE2，隻在深部肺組織的2型肺泡細胞才有ACE2。這大概是造成混亂的主要原因，公共媒體多采用這個說法。我當時也比較認可這個結論，因為從ACE2已知的生理功能來看，它是在心血管係統內皮細胞上起著調節血壓的作用。而肺泡細胞跟緊挨著的肺毛細血管內皮細胞進行氣血交換，型態上也難分彼此，感覺很合理。另外也有一篇非正式發表文章檢測到了ACE2蛋白質在上呼吸道纖毛上。這個在當時是個孤證，將信將疑。由於基礎研究缺乏定論，流行病學和臨床醫學的權威們也就公說母說一通混亂。

在這個情況下，我有了現成的材料，又有了足夠興趣，還有時間要打發，於是就做了些相關實驗。其中從型態學的方法得到的結果比較直觀易懂，而且挺好看。作為網上閑文貼給大家看看。

下麵的圖就是關於上呼吸道細胞究竟有沒有ACE2，新冠病毒感染需要的受體蛋白質，這個問題我個人的解答。

實驗的方法就是利用我們的培養鼻腔上皮，用特異結合ACE2的抗體瑩光標記。再用多層激光掃描瑩光顯微鏡成像。前麵標記各種上皮細胞的彩圖也是同樣的技術，隻是用了不同抗體。

這張圖上的綠色瑩光，就是ACE2所在；紅色是做為結構參照的緊密聯結（tightjunction)。大麵積的綠色信號，分布在高於緊密聯結的地方，這裏剛好是纖毛所在的位置。

下麵是同一結果的另一個斷層，顯示緊密聯結所在層麵。

右半邊綠色分布清楚地顯示了ACE2集中在緊密聯結的網狀結構上！

 

時間到了今天，關於上呼吸道細胞表達ACE2，有了好幾篇文章從mRNA水平給以證實。社會上戴不戴口罩已不再有太多爭論。我的這些實驗結果驗證了ACE2確實在纖毛上存在，而且還發現集中在緊密聯結（tight junction)上，這個現象還沒人描述過,  沒人展示過這樣的細節。ACE2 在呼吸道上皮細胞顯然不會有調節血壓的功能，那麽它暴露在呼吸道表麵，在這裏幹什麽呢？它作為一種蛋白酶，在血管內部的功能是滅活血管緊張素，那在呼吸道也可能有相應的底物被它所激活或者滅活。它的底物是什麽？在呼吸道起什麽生理作用？這都是很有趣的問題等待解答。我們目前隻知道，它被病毒利用了。

工作中偷個懶，

 

[明秋]

有意思。