宿主细胞受体在决定病毒趋向性和致病性中起关键作用。ACE2受体是目前大家了解到的SARS-CoV-2宿主受体。但是根据目前的疾病表型，仅ACE2一个受体是无法解释SARS-CoV-2的多器官趋向性的。而且，SARS-CoV-2和SARS-CoV之间的临床差异也提示在宿主细胞中有其他受体参与。通过人全基因组表面蛋白互作筛选平台，以SARS-CoV-2的衣壳刺突(S)蛋白为筛选靶点，在人的5054膜蛋白中筛选其潜在的结合受体。共鉴定出12种潜在与S蛋白结合的受体蛋白，包括ACE2， ASGR1和KREMEN1（合并称为ASK受体）。后续在体外和体内实验中进一步验证，ASGR1或KREMEN1可以介导SARS-CoV-2进入宿主细胞，但是对SARS-CoV的入侵没有作用。
图1人全基因组表面蛋白互作筛选平台鉴定了12种SARS-CoV-2 s结合膜蛋白
为了研究ASK受体与SARS-CoV-2易感性的临床相关性，作者对19例COVID -19患者上呼吸道组织的单细胞测序数据进行分析发现，ACE2主要在上皮细胞群中表达，而ASGR1和KREMEN1在上皮和免疫人群中均有富集（图2a）。大多数ASK+细胞只表达一种进入受体（88.5%），表达KREMEN1的细胞最多，比表达ACE2或ASGR1的细胞多约5倍(图2b)。SARS-CoV-2主要在上皮纤毛细胞和分泌细胞以及免疫非定居巨噬细胞（nrMa）中观察到，这些细胞也是表达ASK受体的主要群体（图2b、c）。在SARS-CoV-2阳性细胞（V+细胞）中，只有10.3%表达ACE2(图2c)，提示其他受体将促进SARS-CoV-2进入宿主细胞。
将ACE2、ASGR1和KREMEN1细胞受体的存在与SARS-CoV-2易感性进行关联后发现，在所有细胞群中，对于所有3种受体，V+细胞中的受体阳性细胞百分比均显著高于V-细胞（图2d）。在上皮细胞群体中，ACE2和KREMEN1均在V+细胞中大量富集，而在免疫细胞群（尤其是巨噬细胞）中，只有ASGR1与病毒易感性相关(图2d)。上皮纤毛细胞和分泌细胞是SARS-CoV-2的已知靶细胞，ACE2与纤毛细胞的病毒易感性之间的相关性比KREMEN1更显著，而KREMEN1是唯一与分泌细胞的病毒易感性之间表现出高度相关性的进入受体。无论是在所有细胞还是细胞亚群中，与单个受体相比，ASK组合通常与病毒感染的相关性更高(图2d)。对实验性SARS-CoV-2感染的人支气管上皮细胞的另一个scRNA-seq数据集也获得了类似结果。这些数据进一步支持我们的研究结果，即SARS-CoV-2进入不同细胞依赖不同的进入受体。
SARS-CoV-2在COVID-19患者中表现出多器官趋向性。然而，仅ACE2无法解释SARS-CoV-2的多器官趋向性。在病毒阳性组织（如脑、肝、外周血，甚至肺）中，ACE2表达水平低或仅在一小部分细胞中检测到。为了深入了解SARS-CoV-2的组织趋向性，作者根据ASK进入受体的组织分布模拟了宿主与SARS-CoV-2的系统性相互作用。ACE2和ASGR1分别在胃肠道和肝脏中高表达，而KREMEN1在全身广泛表达。在病毒阳性组织中，作者发现至少有一种进入受体表达。ASK受体表达水平与近期一项活检研究中发现的不同组织中的病毒感染率相关6，并且三种受体与病毒易感性的相关性显著强于任何单一受体，提示ASK受体是SARS-CoV-2嗜性的基础，因此可以更好地解释该病毒的多器官嗜性。
图2 单细胞数据证明ASK受体与COVID-19患者上呼吸道SARS-CoV-2易感性显著相关
综上，该研究揭示了SARS-CoV-2宿主受体ASGR1和KREMEN1可作为替代功能受体在ACE2非依赖性病毒入侵中发挥重要作用，有助于了解SARS-CoV-2的趋向性和发病机制。
参考文献：Gu Y, Cao J, Zhang X, et al. Receptome profiling identifies KREMEN1 and ASGR1 as alternative functional receptors of SARS-CoV-2. Cell Res. 2022 Jan;32(1):24-37.
人全基因组表面蛋白互作筛选平台技术原理
平台4大优势
