新型冠状病毒SARS-CoV-2与人冠状病毒NL63、HKU1在呼吸道上皮类器官模型HAE中的生物学特征比较研究
批准号:
82072296
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
朱娜
依托单位:
学科分类:
人乳头瘤病毒、狂犬病毒、细小病毒、朊病毒及其他病毒与感染
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱娜
中文摘要
新型冠状病毒肺炎COVID-19是由新型冠状病毒SARS-CoV-2引起的一种传染性强、病死率高且人群普遍易感的新发传染病。本课题组前期应用人呼吸道上皮类器官模型(HAE)分离获得感染人的四种冠状病毒HCoV-NL63/229E/HKU1/OC43的中国临床分离株,也率先报道了SARS-CoV-2的分离鉴定与基因组研究。针对SARS-CoV-2与其他人类冠状病毒生物学特性比较研究尚属空白的现状,本研究拟选择与SARS-CoV-2共用ACE2受体的HCoV-NL63,及与SARS-CoV-2同属β-亚家族成员,且在特殊人群中高致病的HCoV-HKU1为研究对象,应用HAE模型对这三种病毒在复制动力学、遗传稳定性、细胞嗜性、细胞致病性、细胞内形态发生和宿主天然免疫差异等方面进行比较研究,以期全面了解SARS-CoV-2及其他常见人冠状病毒的生物学特征,为新型冠状病毒肺炎的感染防治提供科学依据。
英文摘要
Coronavirus Disease 2019 (COVID-19)is a novel infectious disease with high transmissibility and mortality. A novel human β-coronavirus, named SARS-CoV-2, has been identified as the etiologic agent of COVID-19. However, its characterization compared with other human coronavirus remain obscure. Using an organotypic human airway epithelial cells (HAE) which was a powerful tool for virus isolation,we have gained all the clinical stains of human coronavirus-NL63, 229E, HKU1, OC43. We also first reported the discovery and genome characterization of SARS-CoV-2. As of HCoV-NL63 employed the same receptor ACE2 with SARS-CoV2, and HCoV-HKU1 belongs to β-coronavirus and caused fetal pneumonia in immunocompromised populations which were the same with SARS-CoV-2, a comparative study on virus replation dynamics, genetic stability, cell tropism, pathogenicity and morphogenesis and innate immunity in HAE infected SARS-CoV-2, HCoV-NL63 or HCoV-HKU1 will be performed. The study will help us fully understand the biological characteristics of SARS-CoV-2 V.S. other common human coronaviruses, which will provide us scientific basis for the prevention and treatment of covid-19 infection.
本项目针对高致病性冠状病毒SARS-CoV-2(SARS-CoV-2 WT)与人季节性冠状病毒生物学特性比较研究尚属空白的现状,基于人呼吸道类器官模型HAE,选择了与SARS-CoV-2共用ACE2受体的人冠状病毒HCoV-NL63 (HCoV-NL63 NC_005831),及与SARS-CoV-2同属β-亚家族成员,且在特殊人群中高致病的人冠状病毒HKU1临床分离株(HCoV-HKU1 BJ-01)为研究对象开展生物学特性的比较研究。.结果发现: HCoV-NL63和SARS-CoV-2 均主要从呼吸道上皮的Apical面感染,病毒主要从Apical面释放,但SARS-CoV-2感染HAE产生更高滴度的子代病毒,破坏了上皮基底层结构,导致跨膜电阻的降低,呈现出更强的病变效应。尽管HCoV-NL63和SARS-CoV-2借助相同的受体感染细胞,但SARS-CoV-2能同时感染纤毛和分泌两种细胞,这与人季节性冠状病毒主要感染纤毛细胞不同。此外,SARS-CoV-2感染呼吸道上皮导致了严重的上皮原位损伤,呈现出大量的纤毛皱缩、念珠样改变、甚至脱落;纤毛倒伏凌乱,提示SARS-CoV-2严重破坏了呼吸道上皮的黏液纤毛防御系统。除此之外,SARS-CoV-2感染诱导细胞出现线粒体形态异常,感染细胞发生凋亡,且有合胞体产生的现象,但HCoV-NL63感染则未见上述病变。.此外,研究发现HCoV-HKU1感染HAE可持续性释放子代病毒,并与感染后14-28天出现了病理性的损伤修复,即呈现出大量细胞隆起样病变,隆起处未见纤毛,免疫组化和电镜超薄切片结果证明隆起的异常增生的细胞为基细胞样细胞;免疫荧光、免疫印记和流式细胞术分析证明,该细胞亚群为KRT5/KRT14双阳性基细胞亚群,而这种亚群在正常呼吸道上皮中的含量很低,但在COPD患者中有表达,提示HCoV-HKU1持续性感染诱导呼吸道上皮呈现病理修复,但新冠病毒感染未见呼吸道上皮的异常修复。.本项目从不同冠状病毒感染呼吸道上皮原位病理损伤和感染后损伤修复两方面比较了新冠病毒和季节性冠状病毒的生物学特征,对于深刻理解冠状病毒致病性具有重要意义。
国内基金
海外基金