2020年4月10日，深圳華大生命科學研究院、深圳國家基因庫、中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、昆明理工大學靈長類轉化醫(yī)學研究院、英國劍橋大學醫(yī)學院、廣州市華珍生物科技等聯(lián)合在BioRxiv上發(fā)表題為《Single-cell atlas of a non-human primate reveals new pathogenic mechanisms of COVID-19》的文章（點擊文末“閱讀原文”查看文章）。

該研究應用華大智造自主研發(fā)的DNBelab C4便攜式單細胞系統(tǒng)對食蟹猴的主要組織器官（肺，腎臟，肝，胰腺，大腦，主動脈，甲狀腺，腮腺和血液）進行單細胞轉錄組測序，建立了食蟹猴單細胞轉錄組數(shù)據(jù)庫，鑒定出食蟹猴的44種主要細胞類型，在國際上首次完成構建非人靈長類單細胞圖譜V1.0，對于新冠藥物和疫苗的研發(fā)具有重要指導作用。

食蟹猴細胞圖譜

深圳國家基因庫高通量數(shù)字化平臺

如今，新型冠狀病毒引發(fā)的肺炎嚴重危害了人類健康和世界經濟。全球科學家都在積極研發(fā)針對新型冠狀病毒的疫苗以及新冠肺炎藥物，已經有部分研究進入動物及臨床實驗階段，這也是藥物和疫苗大規(guī)模用于臨床的必經之路。動物模型在研究病毒感染和發(fā)病機理、傳播途徑及藥物和疫苗評價中發(fā)揮重要作用，也是國務院聯(lián)防聯(lián)控機制科研攻關組部署的五大方向之一。

非人靈長類動物與人類在解剖生理、組織器官功能以及免疫應答反應等方面非常接近而成為最重要的臨床前實驗動物模型，系統(tǒng)比較人和非人在新冠病毒感染機制方面的差異對于藥物和疫苗評價等具有重要指導意義。

本研究基于上述單細胞數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)分析了新冠病毒受體ACE2及其輔助蛋白酶TMPRSS2在食蟹猴44種細胞類型上的表達情況，發(fā)現(xiàn)ACE2主要表達在肺，腎臟，肝臟的上皮細胞，而在血液和大腦皮層組織中幾乎不表達。通過對ACE2在44種細胞中表達比例的排序，發(fā)現(xiàn)了各個器官中新冠病毒易感的細胞類型。

進一步，通過對ACE2和TMPRSS2的共表達分析以及后續(xù)的分析，發(fā)現(xiàn)肺部的一種上皮細胞club cell是ACE2和TMPRSS2雙陽性細胞比例最高的細胞類型，提示這種肺部上皮細胞類型極易受到新冠病毒的侵入。

新冠病毒受體表達的組織分布

在通過與人的單細胞數(shù)據(jù)的對比分析后，發(fā)現(xiàn)ACE2在食蟹猴腎臟，肺和肝臟中各個細胞類型的表達范式與人的相對應的器官的一致性和差異性，提示食蟹猴對新冠病毒易感的細胞類型與人體細胞的異同，這將為新冠藥物和疫苗在非人靈長類動物上的動物實驗以及機制研究提供指導。

人猴新冠病毒受體差異比較分析

進一步通過對ACE2表達相關性基因分析篩選，發(fā)現(xiàn)了一系列高關聯(lián)的基因，包括一些在臨床上與免疫細胞衰竭相關的藥物靶標，這為臨床藥物治療提供了重要依據(jù)。與此同時，作者通過整合單細胞染色質可及性(scATAC-seq)及基因表達（scRNA-seq）數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)ACE2轉錄起始位點附近富集干擾素響應順式元件（IRF1）以及STAT轉錄因子的結合位點，這可以將ACE2的表達與一些患者的嚴重免疫反應聯(lián)系起來。特別是發(fā)現(xiàn)臨床上炎癥因子風暴的核心炎癥因子IL-6受體IL-6R與ACE2在組織中具有共表達的規(guī)律，提示IL6與ACE2的正反饋調節(jié)作用可能是臨床上炎癥因子風暴的重要原因。

新冠病毒感染啟動IL-6免疫信號通路機制

文章通訊作者之一、深圳華大生命科學研究院超級細胞所所長劉龍奇博士表示，非人靈長類動物是當前藥物、疫苗研發(fā)以及新冠感染機制研究最理想的動物模型。為了加速新冠相關的科研攻關，我們與合作單位一起率先公開第一批非人靈長類動物單細胞圖譜，覆蓋了病毒易感的主要器官類型，并與相應的人體細胞圖譜進行了系統(tǒng)比較，發(fā)現(xiàn)了人和猴在受體表達上的一致性和部分差異，這將為新冠病毒相關的臨床前研究提供重要的數(shù)據(jù)基礎。

為積極應對新冠疫情在全球的爆發(fā)，華大不僅在抗疫一線持續(xù)輸出自己的力量而且在新冠病理機制研究上快速跟進。本研究基于華大智造自主研發(fā)的便攜式單細胞系統(tǒng)（DNBelab C4）和高通量測序儀的協(xié)助下進行大規(guī)模，高效，低費和高質量的單細胞建庫、測序，首次構建非人靈長類轉錄組單細胞圖譜V1.0，研發(fā)團隊將對該圖譜進行持續(xù)更新，以構建更完整的非人靈長類多組學單細胞圖譜。