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编审专家:
陈美芳 北京大学人民医院 感染科 副主任医师
2020年4月2日,欧洲和北美的多个研究机构组成的研究团队,在国际顶级学术期刊 Cell 上发表论文“Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE-2 ”。这项研究证明人重组可溶性血管紧张素转化酶2(human recombinant soluble ACE-2, hrsACE-2),可显著阻断严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)感染,为新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)的治疗提供了新的思路。
一、血管紧张素转换酶2是什么?
血管紧张素转换酶2(angiotensin-converting enzyme 2,ACE-2)是细胞膜表面的一种蛋白,也是 SARS-CoV-2的关键受体。SARS-CoV-2 表面的S 蛋白需要和人体细胞表面的 ACE-2 结合,才能使病毒进入细胞。
ACE-2与SARS-CoV-2的亲和力很强。那么,如果我们灵活应用ACE-2,把它作为一种特殊的“抗体”,去“中和”SARS-CoV-2,是不是可以阻止病毒侵入人体细胞呢?
最新的研究发现,一种临床级的可溶性ACE-2(hrsACE-2)可以将细胞培养物中的SARS-CoV-2的病毒载量抑制1000~5000倍,同时还可减少体外培养的人体组织中SARS-CoV-2的感染。
二、研究是如何进行的,结果如何?
研究团队于2020年2月上旬从瑞典确诊COVID-19的患者鼻咽样本中分离出SARS-CoV-2,并将SARS-CoV-2在VeroE6细胞上成功培养。
为了证明hrsACE-2可以抑制SARS-CoV-2的感染,研究人员将hrsACE-2与SARS-CoV-2 混合,添加到VeroE6细胞中,然后检测病毒 RNA。研究人员还建立了“类器官”模型来增强研究的可靠性。
(一)hrsACE-2可抑制SARS-CoV-2的感染
研究人员将不同浓度 hrsACE-2 与 SARS-CoV-2 混合,然后添加到VeroE6细胞中,测定病毒RNA,数据显示病毒载量减少1000~5000倍,表明hrsACE-2在体外可显著降低 SARS-CoV-2 感染。如果使用鼠类的ACE-2重复同样的实验,则无法抑制SARS-CoV-2的感染。
(二)hrsACE-2能够抑制SARS-CoV-2在人毛细血管类和肾脏类器官中的感染
在由多能干细胞培养出的人毛细血管类和肾脏类器官中,研究人员证实SARS-CoV-2可以直接感染工程化人体的血管和肾脏器官,且它们可以被hrsACE-2抑制。这为疾病发展以及COVID-19严重病例存在多器官功能衰竭和心血管损害提供了重要证据。重要的是,在肾脏类器官模型中,加入的ACE-2蛋白浓度越高,抑制能力就越强。
研究人员还进一步验证了hrsACE-2的安全性,初步数据显示,无论是hrsACE-2还是鼠类的ACE-2蛋白,对实验中的细胞和类器官均无毒性。
三、研究的局限性
首先,此项研究设计集中在感染的早期阶段,表明hrsACE-2可以阻止SARS-CoV-2在宿主细胞中的早期进入,不能对hrsACE-2在疾病病程后期的影响作出任何预测。
其次,肺作为新型冠状病毒肺炎主要靶器官,该研究却没有针对肺进行研究。另外,肾素-血管紧张素-醛固酮系统是一个复杂的体液调节网络系统,它可以受到外部因素的影响,而这些影响在研究的模型中没有被模拟。
为了解决这些问题,还需要进一步的研究来阐明hrsACE-2在体外和体内感染后期的影响。
参考文献
[1]http://www.cell.com/origin/pb-assets/products/coronavirus/CELL_CELL-D-20-00739.pdf