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香港大學發現「沙士」冠狀病毒綁架固有免疫細胞導致人體感染

2015年12月28日

 

雖然嚴重急性呼吸系統綜合症（「沙士」，SARS）的疫情在2003年7月已經被成功撲滅，但是再次爆發由類似的冠狀病毒所引起的嚴重疫情的可能性依然存在。今年5至7月，由中東呼吸綜合症冠狀病毒引起的中東呼吸綜合症便在南韓爆發，導致186人感染，36人死亡。儘管如此，人們對於SARS冠狀病毒如何入侵上呼吸道黏膜並導致全身性感染依然知之甚少。對此，香港大學李嘉誠醫學院愛滋病研究所與中國醫學科學院及美國杜蘭大學的研究人員合作研究SARS冠狀病毒如何與呼吸道固有免疫系統相互作用，導致人體感染的機制。

經過數年的研究，團隊發現SARS冠狀病毒在入侵黏膜組織的過程中，感染了前來清除病毒的單核巨噬細胞和前來捕捉病毒抗原的樹突狀細胞。這些細胞試圖把抗原帶到淋巴組織刺激人體產生抗病毒免疫反應，過程中亦把病毒帶入淋巴系统，導致患者全身受感染。這些發現顯示，雖然這些固有免疫細胞在清除病毒的過程中發揮著重要的作用，但亦可能被病毒綁架成為其在逃避固有免疫反應時的保護傘，反而幫助病毒在體內擴散。研究成果已經在免疫學領域的權威期刊《Mucosal Immunology》上發表。

領導研究的香港大學李嘉誠醫學院微生物學系及愛滋病研究所的研究助理教授劉利博士說：「揭示SARS冠狀病毒如何感染上呼吸道黏膜，並引發病毒在體內擴散，對於理解其發病機制以及研究預防相關疾病的方法有重要啟示。」

研究方法

香港大學李嘉誠醫學院愛滋病研究所的研究人員，採用了中國獼猴模型進行該項研究。他們將15隻中國獼猴分為四組，並在每組獼猴的呼吸道系統打入SARS冠狀病毒， 然後在二、三、七天後取出相關組織，研究SARS冠狀病毒感染過程中的早期免疫反應和病毒擴散路徑。

研究成果

在人體呼吸道黏膜組織中，上皮細胞是保護人體的天然屏障，而固有免疫細胞可以隨時抵抗病毒的入侵。這些上皮細胞就像城牆，而免疫細胞就像城牆內的士兵。當病毒感染上皮細胞時，黏膜內的固有免疫細胞就會被激活，以清除病毒的入侵。這些免疫細胞包括單核巨噬細胞、樹突狀細胞以及自然殺傷性細胞等。單核巨噬細胞會通過釋放細胞因子或者直接吞吃的方式清除病毒感染。與此同時，樹突狀細胞和部分單核巨噬細胞會通過吞吃病毒以及被病毒感染的細胞來捕捉抗原，然後把抗原帶到附近的淋巴組織，刺激人體產生相應的免疫反應。

是次研究發現，SARS冠狀病毒主要通過感染鼻咽喉部位的呼吸道上皮組織細胞來突破黏膜屏障，並進一步感染黏膜中試圖捕捉抗原的郎格罕細胞（樹突狀細胞的一種）和清除病毒的單核巨噬細胞。與此同時，被感染的上皮細胞以及免疫細胞又通過趨化反應，迅速招募了更多年輕的CD163⁺及MAC387⁺單核巨噬細胞聚集在感染部位。然而，這些單核巨噬細胞無法完全清除病毒，令已被感染的郎格罕細胞和單核巨噬細胞通過淋巴管進入黏膜相關的淋巴組織以及淋巴結。令人意外的是，進入淋巴結後，攜帶病毒的CD163⁺單核巨噬細胞在進一步分化為樹突狀細胞的過程中，促進了病毒的複製。因此，本來用以幫助製造「抗毒士兵」的樹突狀細胞，變成了攜帶病毒的特洛伊木馬，被感染的樹突狀細胞和它們釋放的游離病毒，又會感染淋巴組織中其他細胞，並最終通過淋巴管輸出擴散到體內其他器官。

劉利博士總結道：「這項研究首次向人類揭示SARS冠狀病毒在感染初期如何綁架呼吸道固有免疫細胞，導致人體感染及擴散，使研究人員能夠更有效和精確地理解SARS冠狀病毒及其他相似病毒在上呼吸道的擴散通道，因此對研發相應的早期預防干預以及免疫治療有重要意義。」

參與研究的另一位教授，香港大學李嘉誠醫學院微生物學系教授及愛滋病研究所所長陳志偉教授強調：「這項研究成果，首次揭示了單核巨噬細胞在SARS冠狀病毒入侵時的多樣性，更新了我們對這類病毒在靈長類整個上呼吸道中建立感染的知識。這個成果是無法在人體中獲知的。」

有關研究團隊

這項研究由香港大學李嘉誠醫學院愛滋病研究所及微生物學系、中國醫學科學院及美國杜蘭大學合作完成。研究人員劉利博士是香港大學李嘉誠醫學院微生物學系及愛滋病研究所的研究助理教授，陳志偉教授是香港大學李嘉誠醫學院微生物學系教授及愛滋病研究所所長。該研究所致力於研究病毒黏膜感染機制與疫苗。

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