日前，由于SARS-CoV-2的流行，已造成全球累计确诊病例约2.8亿。近日，因奥密克戎变异株的出现，全球确诊人数不断攀升。尽管疫情不断恶化，全球科学家奋力研发，但是至今仍未找到治疗COVID-19的方法。SARS-CoV-2除了一般的病毒颗粒感染细胞外，有没有细胞间传播的呢? 有的话，SARS-CoV-2变异株是如何实现耐药包括中和抗体的呢？ 

　　2021年11月29日，来自俄亥俄州立大学刘善虑教授实验室在PNAS上发表了一篇题为SARS-CoV-2 spreads through cell-to-cell transmission的文章。在文章中，作者们指出： 

　　1、SARS-CoV-2的刺突蛋白在细胞-细胞（cell-to-cell）接触传播中发挥着至关重要的作用；其效率比SARS-CoV 更为有效，与其强大的细胞膜融合能力有部分关联。 

　　2、即使在ACE2表达极低的细胞中，SARS-CoV-2依然可以实现有效的细胞-细胞接触传播。 

　　3、细胞-细胞接触传播能够有效抵抗抗体中和反应。 

　　图片来源：PNAS 

　　SARS-CoV-2传播的关键途径——细胞-细胞接触传播 

　　通常情况下，包膜病毒通过两种途径在培养的细胞和组织中传播，一种为无细胞颗粒（cell-free particles），一种为细胞-细胞接触（cell–cell contact）。SARS-CoV-2传播依赖于那种途径呢？为了解开这个谜团，来自俄亥俄州立大学的科学家们构建了一个携带刺突蛋白的内含子-高斯荧光素酶（inGluc）HIV-1慢病毒载体来表征感染效率。通过将带有刺突蛋白的inGluc慢病毒与表达人ACE2的293T细胞共培养，研究者发现了一个有趣的现象：在共培养48小时后，与SARS-CoV相比，SARS-CoV-2的细胞间接触传播水平低了近2倍，但是当共培养时间达到72小时后，SARS-CoV-2和SARS-CoV之间的细胞间传播水平相似。这明显表明SARS-CoV-2的传播效率更高。 

　　图片来源：PNAS 

　　使用Transwell系统进行细胞-细胞接触感染和无接触（cell-free）感染之间的比率计算，研究者发现SARS-CoV-2约有90%的细胞-细胞接触感染和10%的无接触感染，而SARS-CoV的细胞-细胞接触感染仅占约77%。为了验证SARS-CoV-2刺突蛋白在细胞-细胞接触感染中的作用，研究者使用表达刺突蛋白的可复制性重组水泡性口炎病毒（rVSV）进行传播速度验证。阳性斑块大小数据显示，在感染72 h后， SARS-CoV-2斑块（直径0.93±0.03 mm）的大小比SARS-CoV（直径0.53±0.02 mm）的大小大约两倍。这充分的说明SARS-CoV-2的刺突蛋白比SARS-CoV更有效地介导细胞-细胞接触传播。 

　　图片来源：PNAS 

　　SARS-CoV-2细胞-细胞接触传播的特点——不依赖于ACE2 

　　ACE2是SARS-CoV-2和SARS-CoV的主要受体，介导病毒进入宿主细胞。ACE2在细胞-细胞接触传播中是否发挥重要的作用呢？研究者观察到当更多编码ACE2的质粒转染到293T细胞时，细胞-细胞接触感染和无接触感染均增加。但有趣的是，使用相对低剂量的ACE2（即0.2μg），SARS-CoV-2达到～70%的最大细胞间传输（0.5μg ACE2）。相比之下，最高剂量的ACE2（1.5μg）转染到靶细胞时，SARS-CoV-2的细胞-细胞接触传播反而减少；原因是过度的细胞膜融合，导致细胞死亡。 

　　图片来源：PNAS 

　　为了验证SARS-CoV-2是否可以在低ACE2表达的细胞间传播，研究者在生物安全等级3（BSL3）条件下，使用SARS-CoV-2活毒感染并检测低ACE2表达细胞 H520细胞的细胞间感染。在供体细胞和受体细胞共培养20小时后，研究者观察到14.7%的H520细胞呈SARS-CoV-2 N蛋白阳性，而在无接触感染中，只有不到1%的H520细胞呈阳性。这充分说明，真正的SARS-CoV-2可以感染表达极低水平ACE2的H520细胞。该结果在没有ACE2表达的外周血细胞（PBMC）中也得到验证。 

　　图片来源：PNAS 

　　SARS-CoV-2细胞-细胞接触传播：免疫逃逸另一“元凶” 

　　我们知道，RNA病毒普遍利用高变异来有效地逃避机体免疫监视；同样，病毒细胞间传播也是逃避宿主免疫的机制之一，尤其是逃避中和抗体介导的反应。研究者使用SARS-CoV-2中和抗体 2B04以及COVID-19病人的恢复期血清验证细胞-细胞接触传播是否有助于SARS-CoV-2免疫逃逸。科学家们观察发现2B04和病人恢复期血清均能够有效地抑制SARS-CoV-2的无接触感染90%以上，但其对293T和293T/ACE2之间细胞-细胞接触传播的抑制效应明显降低。 

　　图片来源：PNAS 

　　在研究的最后，研究者想知道疫苗诱导的中和抗体是否能够有效的抑制新冠病毒主要突变株介导的细胞-细胞接触传播呢？疫苗血清中和敏感性测试显示，WT、D614G、B.1.1.7（Alpha）和B.1.351（Beta）的细胞-细胞接触传播对mRNA疫苗诱导的所有病毒的中和抗体几乎具有抗性。有趣的是，研究者还发现B.1.1.7的细胞-细胞接触传播对疫苗血清的中和反应更具抵抗力，而变异株B.1.351的无细胞接触的感染对抗体中和反应更具抵抗力。 

　　图片来源：PNAS 

　　小结 

　　虽然新冠疫苗的成功上市为人类带来了希望，但是SARS-CoV-2不断的变异，与人类展开博弈。目前，治疗新冠的药物依然是科学家研究的重点，本文的对于SARS-CoV-2的研究无疑为新冠抗体药物的研发提供了新的方向和挑战。 

　　本文的通讯作者刘善虑教授指出：“我们能够确认细胞-细胞接触传播对来自新冠病毒患者或接种疫苗个体的抗体中和反应极不敏感。随着SARS-CoV-2变种的不断出现，包括最近的Omicron，细胞-细胞接触传播对中和抗体的抵抗值得密切关注。从这个意义上说，除了开发新型有效的疫苗外，针对病毒感染的药物作为备用至关重要。” 

   （来源：生命科学前沿） 

　　原文出处：Zeng C, Evans JP, King T, Zheng YM, Oltz EM, Whelan SPJ, Saif LJ, Peeples ME, Liu SL. SARS-CoV-2 spreads through cell-to-cell transmission. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Jan 4;119(1):e2111400119. doi: 10.1073/pnas.2111400119. PMID: 34937699. 

　　链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34937699/