由威爾康奈爾醫學和紐約長老會的研究人員領導的一個團隊利用先進的技術和分析方法，以單細胞分辨率繪製了嚴重COVID-19和其他感染性肺部疾病中病變肺組織的細胞景象。在2021年3月29日在線發表在《自然》雜誌上的研究中，研究人員對屍檢的肺組織進行成像，同時突出了細胞上的幾十個分子標記。

使用新型分析工具分析這些數據，揭示了這些肺部疾病損傷原因的新見解，也為進一步研究提供了豐富的數據資源。

傳統的組織分析，通常使用化學染色劑或標記在細胞上的不同分子的標記抗體，可以揭示屍檢組織的重要特徵。然而，這種方法在它能同時標記的特徵數量上是有限的。它通常也不能對組織中的單個細胞進行詳細分析，同時保留細胞在組織中的位置信息。

研究者在研究中採用的主要技術是一種叫做成像質細胞儀的技術很大程度上克服了這些限制。它使用一組金屬標記的抗體，可以同時標記組織內細胞上多達幾十種分子標記。一個特殊的激光掃描標記的組織切片，使金屬標記汽化，金屬的獨特信號被檢測到並與激光位置相關聯。該技術可以精確地繪製出細胞在樣本中的位置，以及每個細胞的表面受體和其他重要的識別標記。共分析了超過65萬個細胞。

研究人員將該方法應用於19個肺組織樣本，這些樣本來自死於嚴重的COVID-19、急性細菌性肺炎或細菌或流感相關的急性呼吸窘迫綜合徵的患者，另外還有4個肺組織樣本來自沒有肺部疾病的人。

免疫細胞（藍色）圍繞著受感染的肺細胞（綠色）圖片由André Rendeiro提供。

來自COVID-19病例的樣本的研究結果與人們對該病的認識大致一致，但更詳細地澄清了這種認識。例如，他們表明，被稱為肺泡上皮細胞的細胞是SARS-CoV-2感染的主要目標，SARS-CoV-2是導致COVID-19的冠狀病毒。分析表明，這些被感染的細胞並不單單是被肺部浸潤的免疫細胞挑出來攻擊的，這可能有助於解釋為什麼在嚴重的COVID-19中，炎症往往會不斷惡化，並最終造成如此廣泛和相對無差別的損害。

一個令人驚訝的是，年齡和性別是COVID-19死亡風險的兩個主要因素，一旦COVID-19發展到嚴重階段，在組織學水平上沒有明顯差異。

結果還顯示，與其他肺部疾病相比，重症COVID-19患者肺部中被稱為巨噬細胞的白細胞要多得多，而被稱為中性粒細胞的白細胞在細菌性肺炎中最為普遍，這一區別可能與這些感染性疾病未來治療方法的發展有關。

總的來說，這項研究為COVID-19的疾病過程以及它與其他感染性肺部疾病的不同之處提供了精細的描述。研究者說，它促使了現在正在調查的新的研究問題，並包括了大量的觀察結果，而這些觀察結果在標準病理學技術下是不可能實現的。