做了点实验，搞清了跟新冠病毒感染有关的一个疑惑。

从六月开始回单位工作，从每周一天到现在的两天。我近二十年来，一直从事跟一种遗传病有关的基础研究。这种病最严重的病变发生在呼吸系统，最终会导致肺衰竭。我们建立了一系列体外培养人呼吸上皮细胞和微器官模型，用来做这种病的病理生理和药物治疗研究。我们的呼吸上皮微器官，非常好地再现了人的真实呼吸上皮组织，完美分化出了各种不同类型的上皮细胞。看下面几张图：

红色的网状结构，叫紧密联结（tight junction), 上皮细胞之间有了这种特殊结构，才能把体内组织跟外界环境有效分隔开。绿色青草一样的东西叫纤毛，是纤毛上皮细胞特有的。它们会有节律地摆动，在呼吸道里面，可以把微小异物排出去。白色的是另一类上皮细胞叫CLUB细胞或者CLARA细胞，它们合成分泌一种小分子蛋白质，功能不是很清楚。图中黑处没有显示的，还有分泌粘液的GOBLET细胞，有丰富离子通道的IONOCYTE 等其他类型上皮细胞。

 

下面这张3D图像展示了人工上皮组织的纤毛细胞和紧密联结。这里的纤毛标成了红色，Tight junction 绿色，白色是纤毛细胞顶端膜上的一种特有蛋白质。浅蓝色的是细胞核。

科研结果，有时候象花一样美丽，是吧？

 

新冠流行后，非必要的实验研究被暂停，只允许少量跟新冠有关的在岗工作。所以各部门都设计一些跟新冠有联系的实验，以便维持实验室运转。为此我订购了一些相关的抗体，做了点实验。

疫情刚开始的时候，大家还应该记得关于病毒感染是否通过空气和呼吸传播的不同说法和是否带口罩的争执。新冠病毒通过结合ACE2而感染细胞，这在初发期就搞清了。那么呼吸上皮细胞有没有ACE2？这对解决争执是个很重要的问题。当时我查阅文献，早在十几年前关于老SARS病毒就有过数篇文章提到病毒通过呼吸上皮ACE2感染的讨论，遗憾的是没人给出直接证据。新近的文章，都是未正式发表的preprint， 被引用较多的结论是上呼吸道没有ACE2，只在深部肺组织的2型肺泡细胞才有ACE2。这大概是造成混乱的主要原因，公共媒体多采用这个说法。我当时也比较认可这个结论，因为从ACE2已知的生理功能来看，它是在心血管系统内皮细胞上起着调节血压的作用。而肺泡细胞跟紧挨着的肺毛细血管内皮细胞进行气血交换，型态上也难分彼此，感觉很合理。另外也有一篇非正式发表文章检测到了ACE2蛋白质在上呼吸道纤毛上。这个在当时是个孤证，将信将疑。由于基础研究缺乏定论，流行病学和临床医学的权威们也就公说母说一通混乱。

在这个情况下，我有了现成的材料，又有了足够兴趣，还有时间要打发，于是就做了些相关实验。其中从型态学的方法得到的结果比较直观易懂，而且挺好看。作为网上闲文贴给大家看看。

下面的图就是关于上呼吸道细胞究竟有没有ACE2，新冠病毒感染需要的受体蛋白质，这个问题我个人的解答。

实验的方法就是利用我们的培养鼻腔上皮，用特异结合ACE2的抗体莹光标记。再用多层激光扫描莹光显微镜成像。前面标记各种上皮细胞的彩图也是同样的技术，只是用了不同抗体。

这张图上的绿色莹光，就是ACE2所在；红色是做为结构参照的紧密联结（tightjunction)。大面积的绿色信号，分布在高于紧密联结的地方，这里刚好是纤毛所在的位置。

下面是同一结果的另一个断层，显示紧密联结所在层面。

右半边绿色分布清楚地显示了ACE2集中在紧密联结的网状结构上！

 

时间到了今天，关于上呼吸道细胞表达ACE2，有了好几篇文章从mRNA水平给以证实。社会上戴不戴口罩已不再有太多争论。我的这些实验结果验证了ACE2确实在纤毛上存在，而且还发现集中在紧密联结（tight junction)上，这个现象还没人描述过,  没人展示过这样的细节。ACE2 在呼吸道上皮细胞显然不会有调节血压的功能，那么它暴露在呼吸道表面，在这里干什么呢？它作为一种蛋白酶，在血管内部的功能是灭活血管紧张素，那在呼吸道也可能有相应的底物被它所激活或者灭活。它的底物是什么？在呼吸道起什么生理作用？这都是很有趣的问题等待解答。我们目前只知道，它被病毒利用了。

工作中偷个懒，

 

[明秋]

有意思。