Research press release

免疫学:COVID-19患者の呼吸器系免疫応答の解析

Nature Medicine

Immunology: Analysis of respiratory immune responses in patients with COVID-19

COVID-19患者では、呼吸器系の免疫応答に異常が見られることがNature Medicine に報告された。9人のCOVID-19患者の気管支肺胞の免疫細胞が調べられたこの研究は、SARS-CoV-2(COVID-19を引き起こす新型コロナウイルス)に対する免疫応答の基盤となる仕組みを解明する助けとなりそうだ。

コロナウイルス感染に対する異常な免疫応答は動物モデルで明らかにされているが、SARS-CoV-2に対するヒトの呼吸器系免疫応答は、まだよく分かっていない。

Z Zhangたちは、COVID-19患者9人の気管支肺胞洗浄液(BALF)から抽出した免疫細胞を、単一細胞RNA塩基配列解読法を使って解析した。気管支肺胞洗浄は診断手法の1つで、鼻あるいは口から肺内部へと管を挿入して、生理食塩水を肺へと注入し、これを回収して検査を行う。患者のうち6人は重症/重篤(severe/critical)に分類され、その大半は機械的人工換気を必要とした。3人は中等症(moderate)と診断され、発熱と肺炎が見られた。患者の年齢の中央値は57歳で、6人が男性、3人は女性である。著者たちは、対照として3人の健常者と公的に入手できたBALF試料1例についても調べた。

重症/重篤な患者からのBALF試料には、中等症患者や対照群由来のBALFに比べて、マクロファージと好中球(白血球の一種)が高い濃度で含まれていた。また重症/重篤患者では、炎症性サイトカイン、ケモカイン(免疫細胞から放出されるシグナル伝達タンパク質)の濃度も高かった。このことから、著者たちは重症/重篤なCOVID-19患者の肺には、炎症性マクロファージ微小環境が存在すると推論している。また、これらの試料に含まれるT細胞(別の種類の白血球)の多様性についても解析が行われ、重症/重篤患者では増殖中のT細胞の割合が高いことが明らかになったが、抗ウイルス免疫応答で感染細胞を殺すという重要な役割を果たすCD8+T細胞の割合は、中等症の患者よりも低かった。

これらの知見は、COVID-19ではマクロファージ応答とT細胞応答が異例なものとなっている可能性を明らかにしている。しかし著者たちは、この研究では試料数が限られていること、感染の前と後で採取した長期的な変化を見るための試料がないことなどの限界があると警告している。

Abnormalities in the respiratory immune response of patients with COVID-19 are reported in a paper in Nature Medicine. The study, which analyzed bronchoalveolar immune cells of nine patients with COVID-19, may aid in the understanding of potential mechanisms underlying immune responses to SARS-CoV-2 (the coronavirus that causes COVID-19).

Abnormal immune responses to coronavirus infections have been shown in animal models. However, human respiratory immune responses to SARS-CoV-2 have remained unclear.

Zheng Zhang and colleagues used single-cell RNA sequencing to analyze samples of immune cells extracted from bronchoalveolar lavage fluid (BALF) from nine patients with COVID-19. Bronchoalveolar lavage is a diagnostic procedure in which a tube is inserted through the nose or mouth and is passed into the lungs. The tube is used to flush the lungs with fluid, which is then recollected for testing. Six of the patients were categorized as severe/critical, with most requiring mechanical ventilation, and three were categorized as moderate, with fever and pneumonia. The patients had a median age of 57 and included six males and three females. The authors also examined three healthy control subjects and a publicly available BALF sample.

The authors found that BALF samples from the patients with severe/critical disease contained higher concentrations of macrophages and neutrophils (types of white blood cell) than did those from the moderate and control groups. The patients with severe/critical disease also had higher levels of inflammatory cytokines and chemokines ― signaling proteins released by immune cells. From this the authors infer that an inflammatory macrophage microenvironment is present in the lungs of patients with severe/critical COVID-19. The authors also analyzed the diversity of T cells, another type of white blood cell, in these samples. They found that in patients with severe/critical disease, there were higher proportions of proliferating T cells. However, the proportion of CD8+ T cells, which serve an important role in anti-viral immune responses by killing infected cells, were lower than in patients with moderate disease.

The findings reveal potential irregular macrophage and T cell responses during COVID-19, but the authors caution that there are limitations to the study, including a limited sample size and lack of longitudinal samples collected before and after infection.

doi: 10.1038/s41591-020-0901-9

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