戰(zhàn)疫時刻|再談ACE2——新冠肺炎的“導(dǎo)火線”和“滅火器”

日期：2020-05-14 10:28:31

新型冠狀病毒導(dǎo)致的肺炎（COVID-19）已然演變?yōu)槿虼罅餍胁?，隨著疫情形勢不斷升級，每天實時更新的疫情數(shù)據(jù)令我們望而生畏，截止目前，全球累計確診病例超過400萬例，死亡人數(shù)將近30萬人。

新冠疫情爆發(fā)，卻無針對性療法。在這樣的背景下，研究人員不斷嘗試探明病毒入侵機制，因為明確的機制是后續(xù)精準(zhǔn)治療的關(guān)鍵。但發(fā)現(xiàn)的機制發(fā)揮的作用仍需要科學(xué)家不斷研究才能逐漸明晰，比如，新冠病毒入侵的關(guān)鍵——血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）的作用還有待進一步揭示。

ACE2是人類血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)同源物，是一種鋅金屬蛋白酶，屬于1型跨膜蛋白，ACE2最初被認(rèn)為只在心臟、腎臟和睪丸中表達，后面發(fā)現(xiàn)在肺、大腦和消化道中也廣泛表達。

在病毒感染過程中，ACE2是新冠病毒的膜上結(jié)合受體，與病毒和宿主細胞的融合、入侵過程有關(guān)。也就是說，ACE2是新冠肺炎病毒感染的“導(dǎo)火線”。

ACE2相關(guān)介紹閱讀：

ACE2—新型冠狀病毒入侵人體的靶標(biāo)

ACE2相關(guān)研究

2020年2月19日，美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Jason S. McLellan研究組在Science雜志正式發(fā)表了題為 “Cryo-EM Structure of the 2019-nCoV Spike in the PrefusionConformation”的文章（2月15日在預(yù)印版平臺bioRxiv發(fā)布），利用冷凍電鏡技術(shù)分析了新型冠狀病毒表面S蛋白的近原子結(jié)構(gòu)。另外作者們通過生物物理以及結(jié)構(gòu)方面的證據(jù)發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2的S蛋白結(jié)合人體ACE2的親和力要遠高于SARS-CoV的S蛋白，解釋了新型冠狀病毒傳染性之強的主要原因。

RBD-ACE2-B0AT1 復(fù)合物與冠狀病毒S蛋白的結(jié)構(gòu)比較，二者通過RBD結(jié)構(gòu)域錨定在一起。左側(cè)為2019新型冠狀病毒，右側(cè)為SARS病毒（來源：https://science.sciencemag.org/content/early/2020/02/19/science.abb2507）

2020年2月20日，中國科學(xué)院微生物研究所在線共享了2019新型冠狀病毒蛋白（S蛋白）受體結(jié)合區(qū)域（RBD）和人受體ACE2復(fù)合物2.5埃分辨率晶體結(jié)構(gòu)，揭示了S蛋白與受體ACE2在原子層面相互作用。

（國家病原微生物資源庫（中國疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所）

編號:NMDCS0000001，http://nmdc.cn/nCoV）。

2020年3月30日，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature雜志在線發(fā)表了兩項最新研究，分別為清華大學(xué)王新泉課題組和張林琦課題組合作發(fā)表的"Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor"以及明尼蘇達大學(xué)李放教授課題組發(fā)表的"Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2"。該研究揭示了新型冠狀病毒（2019-nCoV）表面刺突糖蛋白受體結(jié)合區(qū)（receptor-bindingdomain, RBD）與人受體ACE2蛋白復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確定位出新冠病毒RBD和受體ACE2的相互作用位點，闡明了新冠病毒刺突糖蛋白介導(dǎo)細胞侵染的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及分子機制，從而為治療性抗體藥物開發(fā)以及疫苗的設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。

新冠病毒刺突蛋白 RBD 與受體 ACE2 復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu) （來源：https://www.nature.com/articles/s41586- 020 - 2180 - 5）

2020年4月17日，來自西班牙、瑞典、奧地利和加拿大等國家的研究團隊在Cell上聯(lián)合發(fā)表題為"Inhibition of SARS-CoV-2 Infections in Engineered Human Tissues Using Clinical-Grade Soluble Human ACE2"的研究論文。

該研究揭示人源可溶性重組ACE2蛋白有可能是潛在的新冠肺炎藥物。

在Vero E6細胞中將已經(jīng)通過 I 和 II 期臨床的人源重組可溶性ACE2（hrsACE2）和新型冠狀病毒共孵育，可使病毒的增殖速率降低1000-5000倍。在病毒感染早期加入hrsACE2，可以有效抑制人血管類器官和腎類器官中新型冠狀病毒的增殖。當(dāng)然，僅憑這些細胞實驗和類器官實驗的結(jié)果，是遠遠不夠的。為了驗證它的預(yù)防潛力，我們還需要進行更多的探索。

（信息來源：DOI 10.1016/j.cell.2020.04.004）

2020年4月24日，Nature Communications在線發(fā)表題為"Neutralization of SARS-CoV-2 spike pseudotyped virus by recombinant ACE2-Ig"的研究論文（相關(guān)研究成果于2月2日發(fā)布在預(yù)印本平臺bioRxiv上）。

我國科學(xué)家開發(fā)中和SARS-CoV-2的新抗體。第二軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院和Pharchoice Therapeutics, Inc的研究人員通過將人類ACE2的胞外結(jié)構(gòu)域和人類免疫球蛋白IgG1的Fc區(qū)域連接在一起生成了重組ACE2-Ig蛋白。研究人員還使用了一種含有低催化活性的ACE2突變體的融合蛋白，然后對融合蛋白進行表征。由于這些融合蛋白對冠狀病毒表現(xiàn)出交叉反應(yīng)性，它們在診斷、預(yù)防和治療SARS-CoV-2方面具有潛在的應(yīng)用價值。

（信息來源：https：//doi.org/10.1038/s41467-020-16048-4）

2020年5月4日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院范先群團隊在 Journal of Hematology and Oncology雜志上發(fā)表題為"Genetic alteration, RNA expression, and DNA methylation profiling of coronavirus disease 2019 (COVID-19) receptor ACE2 in malignancies: a pan-cancer analysis "的論文。該論文首次揭示ACE2的遺傳學(xué)以及表觀遺傳泛癌分析圖譜。

研究發(fā)現(xiàn)新冠病毒入侵細胞的受體ACE2在多種腫瘤中高表達，腫瘤中可出現(xiàn)ACE2突變、拷貝數(shù)異常擴增等遺傳學(xué)異常。在ACE2表達中，結(jié)腸腺癌、腎乳頭狀細胞癌、胰腺癌、直腸腺癌、胃腺癌和肺腺癌等六種腫瘤發(fā)生ACE2上調(diào)，同時伴有部分腫瘤的DNA甲基化異常，為腫瘤合并新冠肺炎患者提供有意義的診療參考。

(信息來源：DOI 10.1186/s13045-020-00883-5)

近日，哈佛醫(yī)學(xué)院聯(lián)合多個團隊在Cell上提前發(fā)布題為"SARS-CoV-2 receptor ACE2 is an interferon-stimulated gene in human airway epithelial cells and is detected in specific cell subsets across tissues" 的研究論文。研究人員通過分析人、非人靈長類和小鼠的單細胞測序結(jié)果，確定SARS-CoV-2的靶點，研究發(fā)現(xiàn)ACE2和TMPRSS2在II型肺細胞、吸收性腸細胞和鼻腔分泌細胞中的共表達。此外，研究者在體外氣道上皮細胞中發(fā)現(xiàn)ACE2是一種人ISG，并在體內(nèi)進行了確認(rèn)。

單細胞測序結(jié)果對了解人類疾病的影響通路提供了強有力的支持，以后的工作將研究SARS-CoV如何在單細胞水平上影響宿主反應(yīng)動力學(xué)。總之，該研究表明，SARS-CoV-2可以利用物種特異性以及組織和細胞特異性干擾素下游的ACE2來增強其感染能力。

（信息來源：https://www.cell.com/pb-assets/products/coronavirus/CELL_CELL-D-20-00767.pdf）

這些研究成果揭示了受體ACE2特異性介導(dǎo)新冠病毒細胞侵染的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為治療性抗體藥物開發(fā)以及疫苗的設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。

解析病毒如何侵染人體細胞是了解病毒感染過程中非常重要的一環(huán)，同時也可以針對相應(yīng)的重要靶點開展藥物篩選和疫苗研究。

科學(xué)家的諸多研究證實，新型冠狀病毒感染人體細胞的關(guān)鍵就在于刺突蛋白(Spike protein) 與 ACE2 蛋白的結(jié)合。揭示新型冠狀病毒刺突蛋白的結(jié)構(gòu)，以及它與ACE2之間的相互作用，對于阻止新型冠狀病毒的傳染有著重大意義。

華美生物ACE2相關(guān)科研試劑

ACE2 抗體產(chǎn)品

ACE2 Antibody(CSB-PA866317LA01HU)

宿主： Rabbit

種屬反應(yīng)性：Human

應(yīng)用范圍：ELISA, IHC, IF

ACE2 蛋白產(chǎn)品（活性驗證）

Recombinant Human Angiotensin-converting enzyme 2(ACE2),partial (CSB-MP866317HU)

來源：Mammalian cell

純度：>85% (SDS-PAGE)

標(biāo)簽信息：C-terminal hFc-tagged

(Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized SARS-CoV-2-S (CSB-MP3324GMY) at 2 μg/ml can bind human ACE2, the EC₅₀ of SARS-CoV-2-S protein is 56.64 - 103.6 ng/ml.

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized SARS-CoV-2-S1-RBD (CSB-YP3324GMY1) at 5 μg/ml can bind human ACE2, the EC₅₀ of human ACE2 protein is 31.80 - 44.69 ng/ml.

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized SARS-CoV-2-S1-RBD (CSB-MP3324GMY1b1) at 5 μg/ml can bind human ACE2, the EC₅₀ of human ACE2 protein is 115.0 - 274.9 ng/ml.

ACE2 試劑盒產(chǎn)品

Human Angiotensin converting enzyme 2, ACE2 ELISA Kit(CSB-E04489h)

檢測范圍： 0.156 ng/mL-10 ng/mL

靈敏度：0.039 ng/mL