新冠疫情以來(lái)，有部分病例報(bào)告了包括頭痛、嗅覺(jué)喪失、老年癡呆、意識(shí)混亂、癲癇和腦病變?cè)趦?nèi)的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。此前一項(xiàng)對(duì)武漢214名住院COVID-19患者的研究中，36.4%的患者有神經(jīng)學(xué)表現(xiàn)，在嚴(yán)重感染患者中比例更高，占到45.5%。同樣，法國(guó)的一項(xiàng)研究報(bào)告了84.5%(49/58)的住院COVID-19患者出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。值得重視的是，德國(guó)最近的一項(xiàng)研究則表明，在36.4%(8/22)的死亡COVID-19病例中，可以在腦活檢中檢測(cè)到SARS-CoV-2 RNA，這強(qiáng)調(diào)了人腦中存在病毒感染的可能性。

小鼠基態(tài)多能干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄調(diào)控新機(jī)制

香港大學(xué)李嘉誠(chéng)醫(yī)學(xué)院教授袁國(guó)勇等人也在關(guān)注這一問(wèn)題。8月4日，自然出版集團(tuán)旗下、中科院主管的權(quán)威期刊《細(xì)胞研究》（Cell Research）在線發(fā)表了來(lái)自香港大學(xué)、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、暨南大學(xué)等團(tuán)隊(duì)的一篇文章，題為“SARS-CoV-2 infects human neural progenitor cells and brain organoids”，除袁國(guó)勇之外，該研究通訊作者還包括香港大學(xué)李嘉誠(chéng)醫(yī)學(xué)院的Hin Chu和中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的黃建東。

研究團(tuán)隊(duì)提到，到目前為止，還沒(méi)有直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明SARS-CoV-2感染了人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）。他們此前的研究已經(jīng)表明，SARS-CoV-2可以感染神經(jīng)元來(lái)源的細(xì)胞，并進(jìn)行復(fù)制。與這一發(fā)現(xiàn)一致的是，他們發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2可以感染和損傷倉(cāng)鼠的嗅覺(jué)感覺(jué)神經(jīng)元。

可以清楚的是，作為SARS-CoV-2的進(jìn)入受體，血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (ACE2)廣泛存在于大腦中，并高度集中于黑質(zhì)、顳中回和后扣帶回皮層等多個(gè)部位。作者們認(rèn)為，總之，這些發(fā)現(xiàn)表明，人類(lèi)大腦可能是除肺部以外SARS-CoV-2感染的靶區(qū)。

為了探討在生理相關(guān)模型中SARS-CoV-2是否直接參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)，研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(ipsCs)來(lái)源的人神經(jīng)祖細(xì)胞(hNPCs)、神經(jīng)球和腦類(lèi)器官的SARS-CoV-2感染。

他們首先評(píng)估了ACE2和關(guān)鍵冠狀病毒進(jìn)入相關(guān)蛋白酶在hNPCs中的表達(dá)。數(shù)據(jù)表明，在hNPCs中很容易檢測(cè)到ACE2、TMPRSS2、組織蛋白酶L和弗林蛋白酶。接下來(lái)，他們對(duì)hNPCs進(jìn)行SARS-CoV-2感染試驗(yàn)（感染復(fù)數(shù)MOI為10），SARS-CoV感染作為對(duì)照。在感染后0、24和48 小時(shí)收集上清液，用于病毒復(fù)制評(píng)估。有趣的是，數(shù)據(jù)表明，SARS-CoV-2可以在hNPCs中復(fù)制(圖1a；補(bǔ)充信息，圖S2)，但SARS-CoV不能。

此外，他們量化了感染SARS-CoV-2的hNPCs的細(xì)胞活力。重要的是，SARS-CoV-2感染顯著降低了模擬感染的hNPCs在感染72小時(shí)和120小時(shí)時(shí)的活力，分別至4.7% (P < 0.0001)和2.5% (P < 0.0001)。另外，與感染的hNPCs中SARS-CoV-2誘導(dǎo)大量細(xì)胞毒性相比，SARS-CoV-2感染并沒(méi)有顯著上調(diào)干擾素和促炎反應(yīng)。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)用SARS-CoV-2對(duì)3D神經(jīng)球進(jìn)行感染試驗(yàn)，并在感染后0、24、48和72小時(shí)收集上清液，用于病毒復(fù)制評(píng)估。他們發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2 RNA依賴(lài)的RNA聚合酶(RdRp)拷貝數(shù)以隨著感染時(shí)間增加顯著增加。此外，斑塊測(cè)定顯示，感染的神經(jīng)球中釋放出了大量的感染性病毒顆粒。同時(shí)，對(duì)感染SARS-CoV-2的神經(jīng)球進(jìn)行冷凍和免疫染色以分析病毒抗原。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2核衣殼(N)蛋白很容易在感染的神經(jīng)球中檢測(cè)到，但在模擬感染的神經(jīng)球中未檢測(cè)到陽(yáng)性信號(hào)。此外，電子顯微鏡在雙膜結(jié)構(gòu)的空泡中檢測(cè)到大量的病毒顆粒，這可能是病毒顆粒形成的位置。這些結(jié)果表明，神經(jīng)球允許SARS-CoV-2感染，并支持生產(chǎn)性病毒復(fù)制。為了研究SARS-CoV-2是否能感染腦類(lèi)器官，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)人源ipsC來(lái)源的35天齡腦類(lèi)器官進(jìn)行SARS-CoV-2感染試驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)在72小時(shí)的感染樣本中檢測(cè)到大量的SARS-CoV-2抗原，這表明SARS-CoV-2直接感染了腦類(lèi)器官。

免疫熒光染色和共聚焦顯微鏡顯示，在腦類(lèi)器官周?chē)鷧^(qū)域和更深區(qū)域看到SARS-CoV-2-N信號(hào)。此外，在高度感染SARS-CoV-2的區(qū)域很容易看到細(xì)胞融合。在模擬感染的腦類(lèi)器官中未檢測(cè)到SARS-CoV-2-N信號(hào)。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)分析了來(lái)自感染腦類(lèi)器官的上清樣本，評(píng)估SARS-CoV-2病毒顆粒的釋放。結(jié)果顯示，SARS-CoV-2 RdRp基因拷貝數(shù)呈隨著感染時(shí)間增加而增加，提示子代病毒顆粒從感染的腦類(lèi)器官中釋放出來(lái)。具體來(lái)說(shuō)，在感染72小時(shí)時(shí)檢測(cè)到大約3.2×106個(gè)SARS-CoV-2 RdRp基因拷貝數(shù)，比感染0時(shí)高9倍(P < 0.0001)。研究團(tuán)隊(duì)隨后對(duì)感染SARS-CoV-2的腦類(lèi)器官的上清樣本進(jìn)行菌斑分析，發(fā)現(xiàn)感染性病毒的滴度在感染24時(shí)達(dá)到峰值，在48時(shí)和72小時(shí)的時(shí)候能持續(xù)檢測(cè)到。研究團(tuán)隊(duì)指出，這些結(jié)果清楚地表明，SARS-CoV-2可以有效地感染腦器官、釋放病毒顆粒。值得注意的是，雙免疫染色顯示，SARS-CoV-2-N與神經(jīng)元標(biāo)記物TUJ1和神經(jīng)祖細(xì)胞標(biāo)記物NESTIN共定位，表明SARS-CoV-2可直接感染腦類(lèi)器官中的皮層神經(jīng)元和神經(jīng)祖細(xì)胞。

研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)道，總之，這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，ipsC來(lái)源的hNPCs可被SARS-CoV-2感染，而不能被SARS-CoV感染。在感染SARS-CoV-2的神經(jīng)球和腦類(lèi)器官中檢測(cè)到大量的病毒蛋白表達(dá)和感染性病毒顆粒，提示SARS-CoV-2可有效感染人腦。重要的是，研究顯示SARS-CoV-2可以直接靶向皮層神經(jīng)元和NPCs。研究團(tuán)隊(duì)指出，SARS-CoV-2可有效感染人腦類(lèi)器官，這一發(fā)現(xiàn)突出表明，病毒可能直接參與COVID-19患者的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。

他們認(rèn)為，這些結(jié)果對(duì)嗅覺(jué)喪失和味覺(jué)喪失的病理性癥狀以及COVID-19的其他神經(jīng)學(xué)表現(xiàn)(包括癲癇、腦病變、腦炎、格林-巴利綜合征和米勒-費(fèi)希爾綜合征)提供了見(jiàn)解。

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，應(yīng)密切監(jiān)測(cè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中SARS-CoV-2感染的慢性或長(zhǎng)期后果。