在最近发表在bioRxiv*预印本服务器的一项研究中，研究人员评估了SARS-CoV-2对周围神经系统(PNS)的影响。
研究背景
先前的研究报告称，神经元缺乏对SARS-CoV-2进入至关重要的血管紧张素转换酶2(ACE2)受体，因此不会感染SARS-CoV-2。因此，周围神经病变可能是由于感觉神经元的非特异性炎症引起的。然而，在新型冠状病毒感染(COVID-19)病程晚期，在炎症减轻期间观察到了周围神经系统的神经病变。
关于研究
在本研究中，研究人员探索了SARS-CoV-2感染PNS的机制。
人类起源的感觉神经元是由暴露于SARS-CoV-2WA1/2020毒株和相关变异体(VOCs)（例如Delta变异体和Omicron变异体）的iPS（诱导多能干细胞）产生的。对HI（热灭活）SARS-CoV-2或活性WA1/2020进行了单细胞核糖核酸测序（scRNAseq）。该团队研究了神经元是否可以表达ACE2并获得SARS-CoV-2感染。人胚胎肾(HEK)293T细胞被纳入细胞培养物中，用于同时比较iPS感觉神经元与具有强ACE2表达和活跃SARS-CoV-2复制的细胞。
比较了SARS-CoV-2RNA阳性和SARS-CoV-2RNA阴性感觉神经元的基因组表达谱。为了研究SARS-CoV-2RNA在HEK293T细胞和感觉神经元中的复制，分析了scRNAseq信息中的SARS-CoV-2RNA阴性链。为了研究感觉神经元是否可以脱落传染性SARS-CoV-2，细胞被病毒感染，然后使用噬菌斑测定法对培养基中传染性SARS-CoV-2的数量进行定量。Calu3细胞（人肺癌细胞系）用作阳性对照。
为了评估WA1/2020、Delta和Omicron对感觉神经元感染的差异，将诱导多能干细胞和HEK293T细胞衍生的感觉神经元共培养两天，然后通过scRNAseq分析对细胞进行分析。此外，还进行了差异基因表达分析，以确定感染WA1/2020、Delta或Omicron的SARS-CoV-2RNA阴性和SARS-CoV-2RNA阳性感觉神经元和293T细胞所表现出的遗传特征。
研究结果
SARS-CoV-2可以感染20%的感觉神经元，其中Omicron的感染率最低（比WA1/2020和Delta低三倍）。即使神经元被SARS-CoV-2感染，该病毒也无法主动复制和释放病毒后代。经过1.5个月的人诱导多能干细胞分化为感觉型神经元后，大于90.0%的细胞表现出感觉神经元标志物表达，包括受体酪氨酸激酶(RET)、原肌球蛋白受体激酶B()、外周蛋白2(PRPH)、和降钙素基因相关肽(CGRP)。诱导多能干细胞衍生的神经元表现出升高的ACE2表达水平，与Calu3肺细胞表达水平相当，表明具有传染性。
在30.0%的感染细胞中检测到SARS-CoV-2核糖核酸。该研究小组分别在18%和21%的神经元和HEK293T细胞中检测到SARS-CoV-2N（核衣壳）基因RNA，表明神经元支持SARS-CoV-2感染和核糖核酸复制。神经嵴细胞和感觉神经元标记物的表达在细胞群中具有可比性，这表明感觉神经元的成熟度并不决定新型冠状病毒感染的发展。相反，SARS-CoV-2核糖核酸阳性细胞表现出编码核糖核酸代谢相关蛋白的基因表达减少，这些蛋白包括核仁素(NCL)、FUSRNA结合蛋白(FUS)以及核内普遍存在的酪蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶底物（NUCKS1）。受感染的神经元显示出RNA代谢降低，这可能会抑制SARS-CoV-2核糖核酸的翻译。
值得注意的是，虽然N基因和开放阅读框1ab(Orf1ab)基因RNA水平是最丰富的转录物，但其他SARS-CoV-2基因，例如M（膜）和S（刺突）基因，在感官中可检测到神经元。这些发现表明WA1/2020菌株、DeltaVOC和OmicronVOC对感觉神经元具有不同趋向性和传染性；但是，它们可以感染感觉神经元。Omicron上调ATR（共济失调毛细血管扩张症和Rad3相关）、BACE1（β-分泌酶1）和CALU（calumenin）表达。WA1/2020抑制神经元基因，如神经元中的KCNMB2（钾钙激活通道亚家族M调节β亚基2）和CADM1（细胞粘附分子1）。Delta抑制神经元转录因子基因表达，包括神经元中的MN1（脑膜瘤）和KLF7（Kruppel样因子7）。
总体而言，研究结果表明，SARS-CoV-2WA1/2020毒株、DeltaVOC和OmicronVOC可以感染人类感觉类型的神经元。然而，神经元中的SARS-CoV-2感染是非生产性的。这些发现可能可以解释在新型冠状病毒感染患者中观察到的周围神经病变。
参考文献
AnthonyFlamier,PunamBisht,AlexsiaRichards,DanielleTomasello,RudolfJaenisch.(2023).HumaniPScell-derivedsensoryneuronscanbeinfectedbySARS-CoV-2strainWA1/2020
doi:
