原标题：空间全转录组技术解析核ACE2抑制剂如何调控SARS-CoV-2感染
Tu, W.J., Melino, M., Dunn, J. et al. In vivo inhibition of nuclear ACE2 translocation protects against SARS-CoV-2 replication and lung damage through epigenetic imprinting. Nat Commun 14, 3680 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39341-4
研究概述
在近期发表在《Nature Communications》上的一项研究中，研究人员利用GeoMx®空间全转录组技术对SARS-CoV-2感染的黄金仓鼠的肺组织进行了深入分析，通过研究组织特异性的转录组特征和不同区域的病毒载量差异，发现了一种具有特异性和选择性的核ACE2抑制剂 — NACE2i，并确定了NACE2i所诱导的肺部炎症缓解相关的转录组表达特征。发现该抑制剂可以在感染2天后抑制病毒复制，并且能够预防COVID-19引发的早期肺部炎症、组织病变和巨噬细胞浸润，增加支气管小叶中NK细胞的浸润。
NACE2i可以增加活性组蛋白标记——H3K27ac水平，在感染的仓鼠支气管细胞中恢复宿主翻译，并导致仓鼠支气管和肺巨噬细胞中甲基化ACE2的富集，阻碍病毒侵入。研究人员在接种疫苗的患者髓样细胞中也发现了ACE2甲基化水平的增加。这种保护性的ACE2表观遗传修饰有助于单核细胞和巨噬细胞中病毒载量的减少以及对SARS-CoV-2免疫防护力的增强。
该靶向核ACE2的治疗方法成为独立于靶向ACE2受体的潜力巨大的抗病毒治疗方案。
检测方案：
在GeoMx® Mouse Whole Transcriptome Atlas（WTA）小鼠空间全转录组的基础上添加COVID-19 marker基因，检测的基因共超过21,000个。
形态学标记：
Pan-CK
SARS-CoV-2刺突蛋白
Syto13
感兴趣区域（ROI）：
支气管区域
肺泡组织
图3 | SARS-CoV-2感染的黄金仓鼠在有或无NACE2i治疗下的肺部空间全转录组分析，显示NACE2i对TLR4通路的抑制作用和恢复宿主翻译程序。
主要发现
检测出的靶标基因数高达19,966个，均一化分析后进行差异基因表达分析，结果显示NACE2i治疗组中的多个基因表达下调，包括补体系统的C2蛋白酶和DnaJb1和DnaJb4 (DnaJ热休克蛋白家族成员B1和B4)，这些基因在病毒感染期间参与病毒复制、引发过度的炎症反应和组织损伤。虽然只有少数基因在肺泡中出现表达差异，但在NACEi2治疗的仓鼠中，病毒ORF1ab和S基因均在肺泡中显著下调。
对支气管ROIs进行的GSEA分析证实，在对照组中显著富集的通路都与炎性信号有关，包括My88独立的TLR4通路、TRIF(TICAM1)介导的TLR4信号通路、Toll样受体信号通路等。之前有研究发现，SARS-CoV-2感染能够激活TLR4进而增加细胞膜表面ACE2表达以促进病毒进入，并引发过度炎症反应和导致多器官衰竭等COVID-19重症。该研究发现，在NACE2i治疗组中，TLR4通路中排名前20的基因都出现了表达下调。
在对支气管ROIs的GSEA分析中还发现NACE2i治疗可以调节与核内翻译有关的关键通路，例如核糖体RNA形成、无义密码子介导的mRNA降解（NMD）和翻译起始等。在NACE2i治疗组的肺泡中也发现了同样的关键通路的富集。之前的研究已经表明，SARS-CoV-2通过干扰必要的细胞活动（包括mRNA剪接、核糖体结合和蛋白质翻译和转运）来抑制宿主的抗病毒反应。
小结及展望
通过利用GeoMx® DSP对黄金仓鼠的空间全转录组分析，研究人员确定了核ACE2在响应SARS-CoV-2感染时引发的基因通路和转录组特征，包括补体系统、DnaJB1和DnaJB4。在NACE2i治疗的仓鼠肺部表达上调的基因（如Sftdp，肺泡表面活性蛋白D）已被证明在先天免疫反应中发挥重要作用，保护肺免受病原体的侵害。NACE2i治疗还通过形成一组游离的40S亚基诱导翻译起始和rRNA加工，从而恢复了宿主的翻译活性，这些活性在SARS-CoV-2感染中被抑制。NACE2i会在SARS-CoV-2感染仓鼠的支气管和免疫单核细胞中诱发一种保护性表观遗传标记ACE2me，靶向抑制核ACE2，阻碍病毒复制和预防炎症。
GeoMx® DSP 空间多组学分析系统
GeoMx® Digital Spatial Profiler（DSP）空间多组学平台结合了组织影像分析和原位定量技术，可在展示全局组织结构的基础上，进一步实现从复杂组织中对细胞亚群或特定结构的精准分析。在获得高分辨率的样本空间信息的同时实现高靶标蛋白（~150种蛋白质）和全转录组（~20000个基因）空间原位表达谱的精准获取。最新的DSP工作流程可以支持在一张组织切片上同时检测蛋白质和RNA的空间原位表达信息。GeoMx® DSP兼容多种组织样本类型（如FFPE、新鲜冻存样本等），成为基础科研、转化医学研究和临床实践探究中强大有力的工具，使不同领域（如肿瘤学、免疫疾病、神经科学、药物研发等）的研究人员能够深入洞察组织微环境、功能亚结构、免疫系统作用机制和生物标志物发掘，满足不同阶段的研究和应用需求！
GeoMx® DSP系统工作流程
NanoString致力于为任何规模、任何阶段的多领域研究提供全面的空间生物学解决方案。GeoMx® DSP是空间全转录组领域的领先平台，主要针对由多细胞组成的功能单元、细胞亚群和特定组织结构等进行空间原位的全转录组或蛋白的表达谱分析。而CosMx™ SMI则着重在空间检测分辨率方面进行了突破性提升，可以实现对组织切片中上千种RNA和上百种蛋白质在单细胞和亚细胞水平的原位表达进行检测。GeoMx® DSP和CosMx™ SMI共同为空间生物学的新发现和新突破，提供着前所未有的先进科技力量。
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