本文转自：南方PLUS
近来有一些研究观察了新冠肺炎（COVID-19）的病理改变以及免疫应答，但缺乏感染时的感染细胞与免疫系统的相互作用。
本文研究中主要报道的高参数成像质谱流式（imagingmasscytometry，IMC）技术应用，其能够在1μm分辨率下对同一组织切片上超过30种蛋白质的丰度和定位进行评估，可用金属标签的抗体对组织样本的蛋白进行标记，再激光消融感兴趣的区域，每次激光脉冲可使该取样点内的金属标签元素送入质谱法定量，最后利用软件将生成的数字化信号转换为图像。可借助单细胞分辨率研究人类急性肺损伤（包括SARS-CoV-2感染引起的损伤）的细胞组成和空间结构。
近期研究报道精粹
1.方法
调查了23个死亡患者，包括无肺部疾病的个体、流感后ARDS、细菌感染后ARDS、急性细菌性肺炎引起的ARDS以及COVID-19感染后ARDS（图1a），并将COVID-19患者按照死亡发生在呼吸系统症状开始30天之前或之后，分为“早期”和“晚期”COVID-19患者（图1a）。
2.结果
（1）COVID-19患者尸检肺的病理生理学改变
利用肺部组织切片样本生成张包含36种生物标志物的IMC图像（图1a）。将IMC数据量化后发现，疾病组肺部重量显著增加（图1b）、腔隙明显减少（图1c,e）以及纤维化评分增高（图1d,f）。
并将全部单细胞投影到平面后构建了一个单细胞图谱，并根据其表型聚类分为17个元簇（图1g,h）。与健康肺部相比，COVID-19患者肺部巨噬细胞浸润显著增加（图1i），更详细的表型检测提示巨噬细胞是间质巨噬细胞来源的（图1j）。此外，COVID-19晚期组患者肺部的间充质细胞和成纤维细胞数量增加（图1k）。
为证实验结果，对同一肺组织免疫组化染色后发现在IMC和免疫组化中标志物阳性的细胞比例一致（图1l）。此外，使用靶向空间转录组学与IMC分析得到的疾病组间细胞类型组分的变化具有良好的一致性（图1m）。
图1肺部感染的结构和免疫紊乱
（a）队列组成及IMC步骤。（b）尸检时测量的肺总重量。（c）每个IMC图像的腔隙空间占图像面积的百分比。（d）每个IMC图像的纤维化评分。（e）肺腔隙和肺实质结构的代表性图像。（f）肺胶原蛋白图像及相关纤维化评分。（g）所有细胞的均匀流形逼近和投影（Uniformmanifoldapproximationandprojection,UMAP），以及分析得到的细胞元簇。（h）元簇中每个标志物的平均强度。（i）免疫细胞的空间分布。（j）左图：各疾病组中性粒细胞（上）和巨噬细胞（下）的丰度。右：巨噬细胞分为肺泡亚群（上）和间质亚群（下）。（k）各疾病组间充质细胞（左）和成纤维细胞（右）的丰度。（l）各疾病组MPO（左）和CD（右）在IMC（x轴）和免疫组化（IHC）（y轴）间的变化量。（m）用IMC（x轴）和靶向空间转录组学（y轴）对相同（左）或独立（右）队列的COVID-19晚期和早期组之间每一种细胞类型（n=24）的变化量进行估算。对于c、d、j、l、m、n，n=张来自27个生物独立样本的图像。
（2）广泛炎症引起的组织损伤
研究结果显示，SARS-CoV-2S抗体对COVID-19患者的组织样本具有高特异性（图2a）。在所有细胞类型中，肺泡上皮细胞的SARS-CoV-2S阳性率最高（图2b）。这些肺泡上皮细胞的pSTAT3、KIT、IL-6、Arginase1、cCASP3和C5b-C9高度阳性（图2c,d）。
还可观察到S+细胞的定位具有高度异质性（图2e）：虽然一些S+肺泡上皮细胞与其它细胞相互作用（图2e右上），但另一些S+上皮细胞似乎被包裹在一个结构中而不与其它细胞相互作用（图2e右下）。
细胞相互作用定量图显示COVID-19晚期，巨噬细胞与成纤维细胞、树突细胞之间的相互作用增加（图2f，g）。同样在图像中可以看到巨噬细胞优先与肺泡壁的成纤维细胞相互作用（图2h）。
巨噬细胞和中性粒细胞具有高水平的死亡标记cCASP3（图2i），而上皮细胞和内皮细胞则具有攻膜复合物C5b-C9（图2j,k），这可能表明细胞凋亡和补体介导的免疫防御，导致肺泡损伤。
图2SARS-CoV-2感染的细胞趋向性
（a）肺S+细胞丰度。（b）COVID-19患者S+细胞在元簇中的分布。（c,d）COVID-19肺泡上皮细胞表型取决于S蛋白水平。（e）S信号在空间环境中的分布。（f,g）COVID-19和健康肺部之间细胞互作的差异，COVID-19早期和晚期之间细胞互作的差异。（h）COVID-19早期和晚期的成纤维细胞和巨噬细胞。（i,j）每一疾病组cleavedCASP3+巨噬细胞或中性粒细胞的比例，C5b-C9+上皮细胞或内皮细胞的比例。（k）COVID-19和健康肺部肺泡上皮细胞C5b-C9的沉积。对于a、i、j，n=张来自27个生物独立样本的图像。
（3）一个可解释的肺病理谱
主成分分析（principal