作者：Bhavana Kunkalikar

审校： Danielle Ellis, B.Sc.

 

在最近发布在bioRxiv*预印本服务器上的一项研究中，研究人员探讨了严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）刺突蛋白与神经元爆发活动之间的关系。

研究： SARS-CoV-2 Spike Protein Reduces Burst Activities in Neurons Measured by Micro-Electrode Arrays.   图片来源：: whitehoune/Shutterstock.com

*重要提示：bioRxiv发布的初步科学报告未经同行评审，因此不应被视为结论性的，指导临床实践/健康相关行为，或被视为既定信息。

 

背景

严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型结构的主要成分是包膜（E）、刺突（S）、膜（M）和核衣壳（N）蛋白。这项研究的重点是S蛋白的影响。S蛋白促进病毒附着和进入宿主细胞。S1亚单位与肠细胞和肺细胞中存在的血管紧张素转换酶2（ACE2）受体相互作用。

在大脑中，ACE2主要在脑干和主要功能是调节血压和心血管功能的区域表达。虽然已经在部分（而非全部）2019年冠状病毒病（新冠肺炎）患者中记录了神经症状，但病毒影响神经细胞的确切机制尚不清楚，因此，这是一个研究课题。

关于研究

在本研究中，研究人员量化了严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型S蛋白在神经元中诱导的神经表型。

在这项研究中，分别评估刺突蛋白的S1和S2亚基，以确定它们是否引发了微电极阵列（MEA）估计的任何神经表型。在第0天，用重组严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2 S蛋白和S1和S2 S2亚基处理从新生P1小鼠获得的神经元。该团队使用内部设计的算法对数据进行了评估。还量化了根据治疗条件的特征，如每个电极的突发次数、持续时间、频率和每个突发的尖峰次数。

研究小组还确定了S1亚单位在细胞暴露过程中是否会影响成熟神经元。在第12天用类似的S1浓度处理神经元。随后连续七天暴露于相同的S1浓度。该团队随后进行了一项拯救实验，以确定这种神经元表型是否是可逆的。在第0天给神经元施用S1之前，对人单克隆抗S1抗体进行采样并使用该抗体进行中和。为了验证S1受体结合结构域（RBD）可能是突发减少的原因的假设，该团队收集并评估了纯化的重组RBD。

结果

该研究确定，每个电极的脉冲数是区分刺突蛋白处理的孔与对照孔的最显著特征。S1亚基显著降低了每个电极的突发次数，而S2亚基没有表现出相同程度的减少。该研究表明，当细胞在发育早期暴露时，S1负责降低神经元群体的爆发活动。然而，S1处理井和对照井之间的爆发活性没有明显差异。因此，数据表明，只有当细胞在发育的最早阶段暴露时，S1亚基才会影响神经元。

 

与对照相比，被抗体中和的S1没有导致爆发活性的显著降低，而在第0天的常规S1治疗确实降低了爆发活性。数据和p值表明，抗S1抗体逆转了S1对爆破活性的影响。总的来说，拯救实验提供了令人信服的证据，证明S1在细胞发育早期暴露于细胞时能够抑制爆发活动。与S1数据相比，该团队发现激增活动显著减少。结果有力地表明，RBD本身足以抑制激增活动。

结论

研究结果表明，严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型S1蛋白与神经元群体的体外爆发趋势之间存在因果关系，抗体治疗可以逆转这种关系。该研究还指出，RBD可能是抑制神经元信号的原因。这项研究还表明，中和S1使神经元放电活动恢复到控制水平。此外，抗体拯救实验证实了S1在抑制突发活动中的作用，并强调了抗S1抗体的保护功能以及RBD在调节神经元表型中的意义。

研究人员认为，这项研究发现为严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型S蛋白的活性提供了新的见解，超越了它们在病毒附着和进入中的既定功能。这一发现可能会揭示严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型感染的关键方面、患者护理方法以及未来疫苗和抗病毒药物的开发。

 

参考文献：

Preliminary scientific report. Salvador, M. et al. (2023) "SARS-CoV-2 Spike Protein Reduces Burst Activities in Neurons Measured by Micro-Electrode Arrays".

 bioRxiv. doi: 10.1101/2023.04.24.538161. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.04.24.538161v1

责编: editor