COVID-19是由SARS-CoV-2引起的新型冠狀病毒疾病，臨床表現包括肺炎、腹瀉、呼吸困難和多器官功能衰竭。淋巴細胞減少症在COVID-19患者中也很常見，也作為一項診斷指標。有研究發現，COVID-19患者的外周血單核細胞中凋亡、自噬和p53通路上調。還有研究報告，淋巴細胞減少可能與死亡率有關，尤其是CD3+、CD4+和CD8+ T淋巴細胞水平低的患者。
在中東呼吸綜合徵（MERS）病例中，也發現了淋巴細胞減少症。MERS-CoV可以直接感染人原代T淋巴細胞並通過外在和內在的凋亡途徑誘導T細胞凋亡，但不能在T淋巴細胞中複製。但是，目前還不清楚SARS-CoV-2是否也可以感染T細胞，從而導致了淋巴細胞減少症。
為了解決這個問題，復旦大學分子病毒學教育部/衛健委重點實驗室的姜世勃教授和陸路教授評估了T淋巴細胞對SARS-CoV-2感染的敏感性，相關研究結果於4月7日發表在《Nature》子刊《Cellular & Molecular Immunology》上。
Cellular & Molecular Immunology (2020)
他們利用SARS-CoV和SARS-CoV-2假病毒（非病毒DNA被與病毒外型相同的蛋白質外殼包裹的生物顆粒）來進行實驗。假病毒可以感染表達ACE2受體的細胞（293T/ACE2和Huh7細胞），但不能感染不表達ACE2的細胞（HeLa細胞）（圖1a）。使用對293T/ACE2細胞有相同感染力的假病毒（圖1c）來感染兩種T淋巴細胞系MT-2和A3.01，而這兩種T細胞的ACE2 mRNA表達水平非常低或接近於陰性（圖1b）。
出乎意料的是，在多次重複試驗中，他們發現與SARS-CoV相比，T細胞對SARS-CoV-2感染的敏感性顯著更高（圖1c）。換句話說，這些結果意味著，T淋巴細胞可能對SARS-CoV-2感染更敏感，對SARS-CoV感染不敏感。
SARS-CoV-2對T細胞的感染
因此，SARS-CoV-2的S蛋白可能與其強傳染性有關，即使是hACE2低表達的細胞，這反過來也可以解釋為什麼SARS-CoV-2的傳播率如此之高。其他受體也可能介導SARS-CoV-2進入T細胞，比如最近報道T淋巴細胞表面上存在的CD147，是SARS-CoV-2的一種新的侵入途徑。
那麼，SARS-CoV-2是否可以通過非受體介導的內吞作用進入T淋巴細胞？
他們利用EK1肽繼續進行實驗（EK1肽可以抑制SARS-CoV-2刺突蛋白（S）介導的細胞融合和假病毒感染）。他們發現EK1肽對MT-2細胞的SARS-CoV-2假病毒感染有顯著的抑制活性（圖1d），表明病毒的進入取決於受體介導的融合。但是，只有高濃度（40μM）的EK1對MT-2細胞具有抑制活性。同時，在293T/ACE2細胞上，EK1的IC50值為2.38μM。這些結果表明SARS-CoV-2也可以通過受體介導的內吞途徑進入T淋巴細胞。
為了闡明這一點，他們根據先前的研究進行了SARS-CoV-2 S蛋白介導的細胞間融合測定。共培養48小時後，表達SARS-CoV-2 S蛋白的293T細胞與MT-2細胞發生融合。與未融合的細胞相比，融合的細胞聚集在一起顯示為大的淡綠色熒光團。相反，在SARS-CoV共培養中未發現融合細胞（圖1e）。因此，可以得出結論，SARS-CoV-2可能通過S蛋白介導的膜融合感染T細胞。
SARS-CoV-2通過S蛋白介導的膜融合感染T細胞
為了進一步確定MT-2細胞對活病毒的敏感性，他們使用SARS-CoV-2感染MT-2細胞，並在MT-2細胞中檢測到SARS-CoV-2核蛋白（圖1f）。從數量上講，SARS-CoV-2 核蛋白陽性的MT-2細胞在感染後24h時的百分比比未感染的細胞高23.11％，是1h時的4.6倍（圖1f）。這一結果表明SARS-CoV-2病毒在24h時穿透了MT-2細胞並感染了它們。
考慮到MERS-CoV可以在T淋巴細胞中有效感染但不能複製，他們進一步檢測了T細胞感染SARS-CoV-2後不同時間點病毒基因組的拷貝數，來表徵SARS-CoV-2在MT-2細胞中的複製特徵。與MERS-CoV類似，SARS-CoV-2無法在MT-2細胞中複製（圖1g）。6h的病毒基因組拷貝數顯著高於其他時間點的細胞裂解液，但所有時間點上清液中始終保持穩定。
這些結果表明，SARS-CoV-2可能在感染後6h進入MT-2細胞，但不會複製，然後病毒RNA降解。上清液中，檢測到的病毒拷貝可能是殘留病毒粒子的背景，與之前MERS-CoV的研究結果類似（圖1g）。
SARS-CoV-2通過S蛋白介導的膜融合感染T細胞
根據假病毒和活病毒感染的結果，他們證明了三點：（1）SARS-CoV-2可以感染T細胞；（2）SARS-CoV-2可以通過受體依賴性S蛋白介導的膜融合來感染T細胞； （3）EK1肽可以抑制感染。
但是，T細胞中ACE2的表達水平非常低。因此，可能存在一種新型受體介導SARS-CoV-2進入T細胞。與MERS-CoV相似，SARS-CoV-2感染T細胞是“頓挫性感染”（因細胞條件不合適，病毒雖然可以進入細胞內但不能複製的感染過程）。
最近一項研究報道，通過RNA轉錄組測序，在COVID-19患者的外周血單核細胞樣品中幾乎沒有病毒讀數。因此，推斷SARS-CoV-2不能感染外周血單核細胞。然而，在另外3例患者中檢測並分析了外周血單核細胞的轉錄組特徵。其中1名患者的外周血單核細胞中檢測到兩個SARS-CoV-2讀數，另1名患者的外周血單核細胞中檢測為零。這個結果可能是因為SARS-CoV-2在T淋巴細胞中進行“非生產性複製”，導致外周血單核細胞中病毒基因組很少，可能在樣本採集和RNA提取過程中發生了降解。
2月份，第三軍醫大學免疫研究所陳永文教授團隊在medRxiv預印版平臺發表題為“Reduction and Functional Exhaustion of T Cells in Patients with Coronavirus Disease 2019 (COVID-19)”（COVID-19患者T細胞減少和功能衰竭）的論文。
10.1101/2020.02.18.20024364
該研究對武漢522例COVID-19患者和40名健康人對照的回顧性研究發現，年齡依賴性和臨床嚴重性依賴性的T細胞數量減少與血清TNF、IL-6和IL-10水平成反比。在14例COVID-19患者和3例健康人的外周血細胞中，檢測了T細胞衰竭標誌物（PD1和TIM3）的表達。重症ICU患者的CD8+ T細胞與非ICU和健康對照者相比，PD1表達增加。這表明隨著COVID-19患者疾病嚴重程度的提高，炎性細胞因子水平的升高可能會導致T細胞的耗竭和衰竭。
COVID-19患者T細胞統計
陳的文章提示細胞因子風暴耗竭了T細胞，而姜的研究檢測了SARS-CoV-2對T細胞的感染能力，提示SARS-CoV-2可能會直接破壞T細胞，但對於SARS-CoV-2在原代T細胞中的感染和複製，以及該感染是否誘導T細胞凋亡的問題仍需進一步研究，可能SARS-CoV-2致病機理和治療干預提供新思路。
參考文獻：Doi: 10.1038/s41423-020-0424-9
Doi: 10.1101/2020.02.18.20024364
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