自SARS-CoV-2 病毒引發COVID-19 大流行以來，科學家們一直在努力了解它與其他冠狀病毒相比所具有的獨特的長期影響。現在，由費城兒童醫院（CHOP）和COVID-19 國際研究小組（COV-IRT）領導的一個多機構研究人員聯盟發現，這種病毒會對線粒體–我們細胞的動力室–的基因產生不利影響，導致肺部以外的多個器官出現功能障礙。

這些發現發表在《科學轉化醫學》（Science Translational Medicine）雜誌上，為COVID-19的新型治療策略鋪平了道路。

線粒體存在於我們身體的每一個細胞中。負責生成線粒體的基因分散在細胞核內的核DNA和每個線粒體內的線粒體DNA（mtDNA）上。先前的研究表明，SARS-CoV-2 蛋白可與宿主細胞中的線粒體蛋白結合，從而可能導致線粒體功能障礙。

為了了解SARS-CoV-2 如何影響線粒體，CHOP 線粒體和表觀基因組醫學中心（CMEM）的研究人員與COV-IRT 的同事一起分析了線粒體基因表達，以檢測病毒造成的差異。為此，他們綜合分析了受影響患者的鼻咽組織和屍檢組織以及動物模型。

該研究的第一作者、CHOP 的CMEM 博士後研究員Joseph Guarnieri 博士說：”人類患者的組織樣本讓我們能夠觀察線粒體基因表達在疾病開始和發展結束時受到的影響，而動物模型則讓我們能夠填補空白，觀察基因表達差異隨著時間的推移而發生的變化。”

研究發現，在屍檢組織中，肺部的線粒體基因表達已經恢復，但心臟、腎臟和肝臟的線粒體功能仍然受到抑制。在對動物模型進行研究並測量肺部病毒量達到高峰的時間時，儘管在大腦中沒有觀察到SARS-CoV-2 的存在，但小腦中的線粒體基因表達卻受到了抑制。其他動物模型顯示，在SARS-CoV-2 感染的中期階段，肺部的線粒體功能開始恢復。

綜合來看，這些結果表明宿主細胞對最初感染的反應方式涉及肺部，但隨著時間的推移，肺部的線粒體功能得到恢復，而在其他器官，特別是心臟，線粒體功能仍然受損。

“這項研究為我們提供了強有力的證據，證明我們不能再把COVID-19嚴格地看作是一種上呼吸道疾病，而應該把它看作是一種影響多個器官的全身性疾病， “共同第一作者、CHOP CMEM主任道格拉斯-華萊士（Douglas C. Wallace）博士說。”我們在肺部以外的器官觀察到的持續功能障礙表明，線粒體功能障礙可能會對這些患者的內臟器官造成長期損害。”

雖然利用這些數據進行的未來研究將研究全身免疫和炎症反應可能是導致一些患者病情更加嚴重的原因，但研究小組在微RNA 2392（miR-2392）中發現了一個潛在的治療靶點，該靶點在本研究使用的人體組織樣本中被證明可以調節線粒體功能。

共同第一作者、生物統計學家、布羅德研究所客座研究員、COV-IRT 創始人兼總裁Afshin Beheshti 博士說：”在感染SARS-CoV-2 的患者血液中，這種microRNA 上調，這不是我們通常期望看到的。中和這種microRNA可能會阻礙病毒的複制，為有可能出現與該疾病相關的更嚴重並發症的患者提供了另一種治療選擇”。

今年早些時候，蓋茨基金會向華萊士博士和CMEM 提供了資助，用於研究世界人口中的mtDNA 變異如何影響線粒體功能，從而影響個體對SARS-CoV-2 的敏感性。華萊士認為，SARS-CoV-2明顯影響線粒體功能的證明支持了線粒體功能的個體差異可能是COVID-19個體嚴重程度的一個因素的假設。