據外媒報導，一項新研究繪製了迄今最詳細的SARS-CoV-2肺部感染圖，其揭示了導致致命的COVID-19的機制、可能解釋長期並發症並顯示COVID-19跟其他傳染性疾病的不同之處。該研究由哥倫比亞大學瓦格洛斯外科醫學院和赫伯特·歐文綜合癌症中心的研究人員領導。

這項研究發現，在死於感染的患者中，COVID-19釋放了三種有害物質：失控的炎症、直接破壞和參與氣體交換的肺細胞再生受損及加速的肺瘢痕。

雖然這項研究觀察的是死於新冠的患者的肺部，但它卻為解釋了為什麼新冠重症倖存者可能會因肺部瘢痕而經歷長期的呼吸並發症提供了堅實的線索。

“這是一種毀滅性的疾病，但我們對COVID-19肺部的了解，是我們在識別潛在靶點和治療方法方面邁出的第一步，這些靶點和治療方法可以破壞這種疾病的一些惡性循環。特別是，早期靶嚮導致肺纖維化的細胞可能會預防或改善嚴重COVID-19倖存者的長期並發症，”醫學助理教授Benjamin Izar說道。他帶領了40多名研究人員在幾個月內完成了一系列通常需要數年時間才能完成的分析工作。

據了解，這項新研究的獨特之處在於，它通過單細胞分子圖譜直接檢測肺組織，這可以識別出組織樣本中的每個細胞並記錄每個細胞的活動從而得到COVID – 19肺中的細胞圖譜。

Izar指出：“一個正常的肺會有許多我們在COVID中發現的相同細胞，但比例不同，激活狀態不同。為了了解COVID-19跟普通肺和其他形式的傳染性肺炎有何不同，我們需要逐個觀察數千個細胞。”

據悉，Izar的團隊檢查了19名死於COVID-19的人的肺並對他們和非COVID-19患者的肺進行了快速屍檢（在死亡後數小時內），在此期間，他們的肺和其他組織被收集並立即冷凍。Izar他們在跟康奈爾大學的研究人員的合作中還將他們的發現跟患有其他呼吸道疾病的患者的肺部進行了比較。結果顯示，跟正常肺部相比，新冠患者的肺部充滿了巨噬細胞。

通常情況下，這些細胞會在感染期間會吞噬病原體，但與此同時也會調節炎症的強度，這有助於對抗炎症。

Izar說道：“在COVID-19中，我們看到巨噬細胞的擴張和不受控制的激活，包括肺泡巨噬細胞和單核細胞來源的巨噬細胞。它們完全失去了平衡，從而讓炎症肆無忌憚地蔓延開來。而這會導致惡性循環，更多的免疫細胞進入，導致更多的炎症，最終損害肺組織。”其中有一種炎症細胞因子–IL-1ß則由這些巨噬細胞大量產生。

“跟在各種肺炎中普遍存在的IL-6等其他細胞因子不同的是，跟其他病毒或細菌肺部感染相比，巨噬細胞產生IL-1ß在COVID-19中更為明顯。這非常重要，因為這裡存在抑制IL-1ß效果的藥物，”Izar指出。

據悉，其中一些藥物已經在COVID – 19患者的臨床試驗中進行了測試。

在典型的感染中，病毒破壞肺細胞，免疫系統清除病原體和碎片，然後肺部出現再生。

但在COVID中，新研究發現，SARS-CoV-2病毒不僅會破壞對氣體交換至關重要的肺泡上皮細胞，隨後的炎症也會損害剩餘細胞對受損肺的再生能力。

雖然肺中仍有修復細胞，但炎症會永久地將這些細胞困在中間細胞狀態，從而使它們無法完成替換成熟肺上皮所需的最後分化步驟。

“其中，IL-1ß似乎是誘導和維持這種中間細胞狀態的罪魁禍首，”Izar說道，“因此，在COVID-19中，IL-1ß將炎症和肺再生受損聯繫起來。這表明，除了減輕炎症外，靶向IL-1ß可能有助於消除肺修復所需的細胞。”

研究人員還發現了大量被稱為病理成纖維細胞的特異性成纖維細胞，它們會在COVID-19肺部造成快速瘢痕。當成纖維細胞用疤痕組織填充肺時，肺內參與氣體交換的細胞的空間就會更小從而受到永久受損。

考慮到病理性成纖維細胞在疾病中的重要性，Izar的團隊仔細分析了這些細胞以發現潛在的藥物靶點。一種名為VIPER的算法識別出了細胞中幾個起重要作用的分子，它們可以被現有藥物瞄準。

“這項分析預測，抑制STAT信號可以減輕病理性成纖維細胞引起的一些有害影響。我們希望，通過共享這一分析和大量數據資源，其他研究人員和製藥公司可以開始測試和擴展這些想法並找到治療方法，這不僅治療危重患者，還能減少COVID-19重症患者的並發症，”Izar表示。