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目的:SARS-CoV-2,作为一种新型冠状病毒,已导致全球超过4.9亿人感染。目前疫苗、中和抗体和抗病毒药物是主要预防和治疗手段。但疫苗只能应用于预防,不能用于已经感染的患者;中和抗体的有效性需要更多数据验证;而抗病毒药物未广泛应用,可能也需要大量临床数据支持其安全性和有效性,且药物价格昂贵,很难普及,所以新冠治疗药物仍待研发。SARS-CoV-2主要侵袭肺泡,引起患者干咳和乏氧。肺泡巨噬细胞(Alveolarmacrophages,AMs)是定居在肺泡表面最丰富的免疫细胞,也是抵御外来微生物的一线免疫细胞。但是AMs如何应答SARS-CoV-2的感染并不清楚。细胞微颗粒(Microparticles,MPs)是一种平均直径在500nm的细胞外囊泡。作为一种新型生物载体,它已广泛应用于治疗各种肿瘤,且主要靶向巨噬细胞,具有安全、费用低和制备简单等优点。所以,本课题主要探讨AMs在SARS-CoV-2扮演的角色以及通过改造MPs靶向AMs使其成为新冠肺炎治疗的新策略。方法:(1)分离AMs,并在体外诱导极化为M1或M2型,比较两者对SARS-CoV-2吞噬的差异;将ACE2过表达或利用siRNAs敲低,检测ACE2是否影响AMs吞噬病毒。(2)将病毒与不同类型的AMs共孵育,在不同时间点检测病毒载量,比较SARS-CoV-2在M1和M2型AMs中复制的区别;收集巨噬细胞的培养上清,感染Vero E6,检测在AMs复制的病毒能否被释放。(3)为确认病毒在不同类型AMs里复制存在差异的原因,利用pH探针检测不同类型AMs的内体和溶酶体pH是否有差异。(4)对 A549 细胞来源的 MPs(A549 cells-derived microparticles,A-MPs)进行改造,分别利用慢病毒系统和CRISPR-Cas9系统制备ACE2过表达与敲除的MPs,验证 AO-MPs(ACE2-overexpressing A549 cells-derived microparticles,AO-MPs)与 AD-MPs(ACE2-knockout A549 cells-derived microparticles)吸附病毒的能力。(5)把结合病毒的AO-MPs通过鼻饲给予小鼠,检测MPs能否首先被AMs吞噬;在体外,将分离的AMs与ATII细胞和吸附假病毒的AO-MPs一起孵育,验证AMs是否比ATII细胞先摄取AO-MPs。(6)将结合病毒的AO-MPs与AMs孵育,在不同时间点检测病毒载量,确定病毒被AMs吞噬以后的结局;为检测AMs如何在AO-MPs协助下清理病毒,我们进一步检测AMs内体-溶酶体的pH值在经AO-MPs处理后是否改变;更进一步地我们确认了这种改变是否由AO-MPs富含氧化型胆固醇导致。(7)在经AO-MPs处理后,检测AMs的表型是否改变。(8)利用hACE2-转基因小鼠建立SARS-CoV-2感染的新冠肺炎小鼠模型,每天鼻饲给予小鼠AO-MPs,5天后验证AO-MPs对感染小鼠的治疗效果。结果:(1)M1型AMs摄取病毒的载量高于M2型,且ACE2过表达或敲除对AMs吞噬病毒没有影响。(2)随着与病毒共孵育时间的延长,病毒在M1型AMs的载量高于M2型,且M1型AMs的培养上清对Vero E6细胞具有更高的感染性。(3)M1型AMs内体酸度较M2偏酸,而M2型AMs溶酶体pH较M1低,所以病毒的NP蛋白与M1巨噬细胞的内体和溶酶体共定位较少。(4)体外不同类型的MPs与病毒一起孵育后,AO-MPs吸附病毒的量较A-MPs和AD-MPs多。(5)体内外结果显示吸附病毒的MPs首先被AMs吞噬,且吸附的病毒能够被AMs降解。(6)AO-MPs富含氧化型的25-羟基胆固醇(25-hydroxycholesterol,25-HC),所以AO-MPs被AMs吞噬后进入内体,通过干扰v-ATPase抑制内体酸化,使内体pH升高,相应地,溶酶体pH下降,从而促使病毒被AMs降解。(7)AO-MPs可以降低病毒感染导致的AMs炎症因子上调,但不影响IFNs产生。(8)AO-MPs处理SARS-CoV-2感染的小鼠后,不仅可以显著减少小鼠肺组织中病毒载量,而且相关炎症因子水平IL-1β,TNF-α和IL-6也明显下降,小鼠肺组织损伤明显得到缓解。结论:我们发现小鼠AMs吞噬SARS-CoV-2并不依赖ACE2,且M1型AMs吞噬能力高于M2型。但是,M1型AMs内体偏酸有利于SARS-CoV-2复制,M2型AMs内体偏碱,溶酶体偏酸,有利于病毒被降解。根据这一机制,我们利用过表达ACE2的AO-MPs高效吸附SARS-CoV-2,将其递送到AMs,而同时富含氧化型胆固醇的MPs可以干扰内体质子泵使内体pH升高阻止病毒RNA释放到细胞质。另外,在促进病毒降解的过程中,AO-MPs并不会引起AMs过高的炎症反应,所以MPs有望成为新冠肺炎新型的治疗策略。