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STTT | 新冠患者体内存在一种与神经功能障碍有关的病毒microRNA

人阅读发布时间：2022-05-24 10:07

前言

由SARS-CoV-2感染引起的新冠肺炎仍在肆虐全球。截至2022年3月，全球近200个国家和地区已有4.6亿确诊病例，因新冠肺炎导致死亡人数达610万人。除了以疫苗为主的预防病毒感染外，迫切需要在感染后尽早准确诊断新冠肺炎患者。发展一种高灵敏度和高准确度的可靠诊断方法，对判断处于无症状潜伏期的密切接触者是否发生SARS-CoV-2感染具有重要意义。由病毒编码的miRNAs（vmiRNAs）已被报道在埃博拉感染患者的血清中发现，且比病毒基因组更早地被检测到。同时也有文章报道了从SARS-CoV和SARS-CoV-2基因组中发现的vmiRNA。但到目前为止，在SARS-CoV-2感染患者中检测vmiRNAs尚未见报道，对于SARS-CoV-2感染的早期检测具有重要的意义。

近日，由同济大学附属东方医院刘中民院长和俞作仁教授、上海市浦东新区疾病预防控制中心郝莉鹏副主任作为共同通讯作者，在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=18.187）杂志发表了题为“Identification of a SARS-CoV-2 virus-encoded small non-coding RNA in association with the neurological disorders in COVID-19 patients”的研究快讯，报道了从新冠患者中鉴定出了一种由SARS-CoV-2病毒编码的microRNA（vmiRNA），且其可能与新冠肺炎患者的神经系统障碍有关。

研究内容解析

从新冠患者中鉴定出一个由 SARS-CoV-2基因组编码的新的vmiRNA

研究者通过对SARS-CoV-2病毒基因组序列进行计算预测，并结合对新冠肺炎患者样本的vmiRNA筛选分析，成功地鉴定出了一个由SARS-CoV-2编码的vmiRNA及其前体（图1a），研究者将前体命名为Pre-CvmiR-5，将成熟vmiRNA命名为CvmiR-5-5p。对9种冠状病毒的BLAST分析表明，CvmiR-5-5p序列是SARS-CoV-2所特有的，并在SARS-CoV-2及其两个主要突变株Delta株和Omicron株中保守。

为了验证病毒感染后CvmiR-5-5p在人细胞中的生物发生，研究者合成了CvmiR-5前体，通过载体转染人肺泡基底上皮细胞系A549，通过RT-qPCR检测及对扩增产物的一代测序，验证了成熟的CvmiR-5-5p在宿主细胞中的生物发生，其长度在20-23nt之间（图1b和c）。此外，研究者通过对SARS-CoV-2病毒感染的Calu-3细胞小RNA测序公共数据进行分析，同样证明了病毒感染后，宿主细胞中可以检测到CvmiR-5-5p（图1d）。

图1 | 从新冠患者中鉴定出一个由 SARS-CoV-2基因组编码的新的vmiRNA

CvmiR-5-5p用于 SARS-CoV-2感染诊断的潜力

接下来，作者定量比较了患者血清、痰和鼻拭子样本中CvmiR-5-5p的检测灵敏度。对8例不同类型新冠肺炎患者和8例正常对照的血清进行RT-qPCR检测，CvmiR-5-5p在所有患者血清中均可检测到（Ct值范围为约32-35），而在正常对照的血清中均未检测到（图2e）。具有不同症状的患者之间的CvmiR-5-5p水平的比较表明，CvmiR-5-5p的丰度与疾病的进展和严重程度呈正相关（图2f）。

为了比较CvmiR-5-5p在不同类型样本中的丰度，研究者又对5例新冠肺炎患者的血清和鼻拭子样本，进行了RT-qPCR定量。CvmiR-5-5p在血清和鼻拭子样本中都得到了很好的扩增。在五名患者中，有三名患者的血清CvmiR-5-5p水平明显高于鼻拭子，且这三例患者均为无症状感染者。除此之外还有一名患者的血清CvmiR-5-5p水平低于鼻拭子，而他也是一例有症状的患者。

此外，研究者还偶然收集了一名新冠肺炎患者的血清和痰样本。定量分析显示痰中CvmiR-5-5p的水平显著高于血清中的水平（图2h），提示痰标本可能是一种富含CvmiR-5-5p的标本，便于快速检测。

这些结果表明，基于CvmiR-5-5p的SARS-CoV-2检测方法具有较高的特异性，并提示了血清CvmiR-5-5p在患者产生症状前的早期诊断中的潜力，以及痰样本的可用性。当然，这些结论还需要用更大规模的样本进一步证实。

图 2 | CvmiR-5-5p用于 SARS-CoV-2感染诊断的潜力

CvmiR-5-5p可能在新冠肺炎患者神经功能障碍的发生中起着重要的调控作用

最后，为了探讨CvmiR-5-5p在新冠肺炎发病机制中的作用，研究者通过Miranda软件预测了CvmiR-5-5p的靶基因并进行了GO和KEGG功能富集分析（图1i）。结果显示，在人类宿主细胞中，共有8610个mRNAs被预测为CvmiR-5-5p的潜在靶点，并且令人惊讶的是，人类神经系统相关通路，包括神经发生、神经元发育和神经元分化的调节，是GO分析中最富集的五个通路（图3J）。此外，研究者还对过表达CvmiR-5前体的A549细胞进行了转录组测序（RNA-seq）分析，将差异表达基因与CvmiR-5-5p的靶基因取交，通过通路分析进一步证明CvmiR-5参与调节免疫系统、神经/感觉系统、病毒感染性疾病和代谢过程。这些提示CvmiR-5-5p在新冠肺炎的发病过程，特别是在新冠肺炎患者神经功能障碍的发生中起着重要的调控作用。