新冠疫情暴发以来，其传播过程中的中间宿主动物始终扑朔迷离。来自中国的研究团队对多种动物进行了病*靶细胞的大规模单细胞筛选，进而形成了病*靶细胞的综合图谱。研究人员针对宠物、牲畜、家禽和野生生物中的11种代表性物种构建了单细胞地图谱。值得注意的是，
他们发现猫中SARS-CoV-2靶细胞的比例明显高于被调查的其他物种
。
此外，研究人员在多种家猪细胞中检测到SARS-CoV-2靶细胞，
这些发现意味着在当前COVID-19大流行期间，有必要仔细评估猫传播新冠的风险，并保持对猪的监视，以防止其在以后的冠状病*暴发中成为中间宿主
。
以上发现来自深圳华大基因研究院等多单位合作在生物预印本平台bioRxiv上的论文“Single-cellscreeningofSARS-CoV-2targetcellsinpets,livestock,poultryandwildlife”。
该论文的作者团队中多为基因学、兽医学及流行病学专家，通讯作者为华大集团首席执行官、国家基因库执行主任、华大基因研究院院长徐讯，农业基因组学国家重点实验室主任副主任刘欢，华南农业大学校长、国家兽医微生物耐药性风险评估实验室主任刘雅红教授等人。
评估研究新冠病*动物宿主的易感性对于控制传染病至关重要。研究人员表示，近期的几项研究将穿山甲、猫、狗和仓鼠与SARS-CoV-2的感染和传播联系起来，表明病*可能在动物中普遍流行，这将对人类构成潜在威胁。
通常情况下，对于宿主动物的易感性推定通过体内试验或接种实验进行，但研究人员指出，这些方法存在满足条件的实验室和人员有限、检测的病*种类和动物数量有限等问题，而根据病*进入宿主的机制确定SARS-CoV-2的靶细胞则可缩小假定的中间宿主范围，更加快速准确地确认动物宿主的易感性。
SARS-CoV-2进入宿主细胞是通过病*刺突糖蛋白（S蛋白）与细胞受体血管紧张素转化酶2（ACE2）结合，以及跨膜丝氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）裂解S蛋白而启动的。先前的研究表明，动物组织在细胞组成和基因图谱方面表现出高度的异质性，而ACE2仅在一小部分特定的细胞群体中表达，这使得针对SARS-CoV-2目标细胞的单细胞分析成为本次研究的重点。
研究人员
构建了用于牲畜、家禽、宠物和野生动物的单细胞图谱
，筛选了种病*的受体表达模式，并系统地评估了它们的敏感性。
猫、穿山甲和猪不同器官中SARS-CoV-2靶细胞的筛选
穿山甲和猫都被怀疑是SARS-CoV-2中间宿主。
此前的研究已经从穿山甲中分离出了类似新冠病*的冠状病*，并且有研究提出，SARS-CoV-2是起源于穿山甲冠状病*与蝙蝠冠状病*的重组；猫也是可疑的中间宿主，因为据此前的报道新冠病*存在人对猫和猫对猫的传播；家猪是与人紧密接触的动物，此前也有报道称其对新冠病*敏感。
因此，研究人员针对这三种新冠易感动物的心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏、大肠等组织创建了高质量且全面的单细胞图谱，分别获得了猫、穿山甲和猪的、和个单细胞转录组。
研究人员针对穿山甲、猫、家猪这三种新冠易感动物的心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏、大肠等组织创建了高质量且全面的单细胞图谱
研究人员在猫的肺、眼睑、食道（免疫细胞）和直肠（肠内细胞）中检测到了ACE2和TMPRSS2共同表达细胞。值得注意的是，研究人员发现超过40%的ACE2和TMPRSS2共同表达发生在猫肾近端小管细胞中，约30％的共同表达则发生在猫眼睑上皮细胞中。
在穿山甲中，研究人员发现新冠病*靶细胞存在于肺内皮细胞、肾脏（内皮细胞、足细胞和近端小管细胞）、肝脏（肝细胞）和脾脏（免疫细胞）中。
在猪体内，ACE2和TMPRSS2主要在肺和肾脏中共同表达。
值得注意的是，研究人员表明，总体而言，
猫体内新冠病*靶细胞的比例远高于穿山甲和猪体内相应细胞类型的比例
。
牲畜、家禽、宠物和野生动物肺细胞中SARS-CoV-2靶细胞的筛选
肺是新冠病*供给的主要靶器官之一，肺炎也是新冠病*感染的典型症状。为了评估各种物种的肺细胞中ACE2和TMPRSS2的详细表达模式，研究人员进一步生成了家畜（猪、山羊），家禽（鸡、鸽子、鹅、鸭），宠物（猫、狗、仓鼠、蜥蜴），野生动物（穿山甲）的细胞单核库，共获得了个细胞。
研究人员表明，与此前的报道一致，SARS-CoV-2在鸡和鸭中的复制较差，在家禽（鸡、鸭、鹅和鸽子）的肺细胞中未发现SARS-CoV-2靶细胞。
在家禽（鸡、鸭、鹅和鸽子）的肺细胞中未发现SARS-CoV-2靶细胞
在研究人员调查的猫的11种细胞类型中，有8种检测到了SARS-CoV-2靶细胞，其中存在最多新冠病*靶细胞的两种细胞是纤毛细胞和分泌细胞。
在猪体内，11种细胞类型中的7种中能够观察到ACE2和TMPRSS2的共同表达。
在穿山甲中，研究人员发现一小部分内皮细胞能够共同表达ACE2和TMPRSS2。
在仓鼠中，纤毛细胞是SARS-CoV-2靶细胞最多的细胞类型。
在山羊中，研究人员检测到ACE2和TMPRSS2在AT1受体（血管紧张素1型受体）、成纤维细胞、内皮细胞、纤毛细胞和T细胞中的共同表达。研究人员表明，山羊与猪和人具有高度相似的ACE2氨基酸序列，这表明山羊ACE2也可能具有相似的介导病*进入宿主细胞的能力。
在蜥蜴体内，研究人员检测到的ACE2和TMPRSS2的共表达主要发生在B细胞中。而在狗的体内，仅有少于0.5％的ACE2和TMPRSS2共表达细胞存在于纤毛细胞和AT2受体（血管紧张素2型受体）中。
为了揭示其他呼吸道病*的假定肺靶向细胞，研究人员筛选了32种病*受体的表达模式，以分析来自12个病*家族的总共29种病*。
通常
，家禽的肺细胞比哺乳动物和爬行动物表达更少类型的病*受体
。例如，人冠状病*E的受体ANPEP除了在鸡和鸭肺细胞中表达以外，通常不在家禽肺细胞中表达；SARS（严重急性呼吸综合征）的受体CLEC4G在山羊肺细胞中表达，但在家禽的肺细胞中却不存在。
此外，大多数腺病*科病*受体在哺乳动物中优先表达，鼻病*C受体在人、猫、狗、仓鼠、猪、山羊和鹅的纤毛细胞中优先表达，而呼吸道合胞病*受体CD仅存在于人巨噬细胞中。
综上所述，研究人员表示，他们的研究工作首次揭示了不同动物肺中假定的呼吸道病*靶细胞，这为在单细胞水平上剖析呼吸系统病*的感染和传播奠定了基础。
猫和猪有更多新冠易感细胞类型，家禽中没有表达
在比较SARS-CoV-2靶向不同物种肺细胞的频率时，研究人员注意到猫的纤毛细胞明显高过其他物种，其被靶向的频率约为13.19％，而猪纤毛细胞仅为3.35％，仓鼠为3.87％。
此外，研究人员在比较猫、穿山甲和猪之间不同器官中SARS-CoV-2靶细胞的比例时也进一步发现，ACE2和TMPRSS2靶细胞在猫中的比例要高得多。例如，在猫的肾近端小管细胞中，ACE2和TMPRSS2共表达细胞的比例高达40％，而穿山甲和猪相应细胞类型的比例分别仅为3％和2％左右。
研究人员还发现，SARS-CoV-2靶细胞广泛分布在猫的消化系统（食道、直肠）、呼吸系统（肺）和泌尿系统（肾脏）内的各个器官之间，这表明
猫可能会通过多种途径感染新冠，例如通过饮食感染或通过呼吸系统的空气传播被感染
。
SARS-CoV-2靶细胞广泛分布在猫的消化系统、呼吸系统、和泌尿系统、之间
为了突出显示SARS-CoV-2易感细胞类型，研究人员总结了ACE2和TMPRSS2共表达细胞比例高于1％的所有细胞类型，这能够清楚表明，
猫和猪比其他物种具有更多的易感细胞类型
。
研究人员表明，以上数据说明猫对新冠病*具有高度易感性，此外，作为伴侣动物，猫与人类的互动显然比穿山甲等更加频繁，因此，研究人员建议在当前的新冠大流行中密切监视猫，对猫作为新冠中间宿主的可能性进行仔细评估。
研究人员还发现，新冠病*在狗、鸡和鸭中的复制能力很差，但在山羊和蜥蜴肺细胞中检测到了ACE2和TMPRSS2的共表达。
研究数据表明，
ACE2和TMPRSS2的共表达在狗的肺细胞中非常罕见，而在家禽的肺细胞（鸡、鸭、鹅和鸽子）中则没有共表达
。
此外，SARS-CoV-2的S蛋白不能有效地利用狗和禽类的ACE2，这是因为部分关键氨基酸发生了突变。
此前有研究表明，猪ACE2能够协助新冠病*进入HeLa细胞，并且研究人员发现SARS-CoV-2靶细胞分布在家猪的肾脏和肺部的多种细胞中，同时此前有过SARS病*人传猪的报道，因此研究人员认为家猪成为SARS-CoV-2中间宿主的可能性仍需要进一步监测和评估。
值得注意的是，在之前的实验中，鼻内接种SARS-CoV-2后第2天、第4天和第6天，猪的病*RNA和抗体测试均呈阴性。研究人员认为应谨慎对待猪在未来冠状病*爆发中的潜在作用，并进行进一步研究。
“病*进入的红绿灯”系统
在研究不同动物体内新冠靶向细胞情况的同时，为了研究宿主细胞对不同种类病*的敏感性，研究人员还筛选了种病*（代表26个病*家族）的种受体在猫、穿山甲和猪的不同器官总以及宠物、牲畜、家禽和野生动物的肺中的表达模式，形成了完整的病*靶细胞图谱。
为了直观地展示表达病*受体的细胞的比例，研究人员提出了一种名为“病*进入的红绿灯”系统，用于将每种细胞类型分配为以下三种状态：红灯、绿灯和*灯。
简而言之，如果病*受体的表达量少于该细胞类型的1％，则将分配“红灯”状态（指病*进入的“红灯”）；如果比例在1％到10％之间，则为“*灯”状态；而如果比例超过10％，则将分配为“绿灯”状态。
有趣的是，研究人员发现狂犬病*受体NCAM1在猪神经系统的细胞类型中广泛表达，而在非神经组织中很少表达。
此外，该细胞图谱还让研究人员发现水泡性口炎病*受体UVRAG在猪肺细胞中优先表达。
研究人员称，该项目提供了一种可以根据病*靶细胞在不同细胞群体之间的分布找出易感宿主的新策略，为今后关于病*宿主易感性筛选的研究提供了一个新的模型框架，从而甚至可以以无偏见的方式筛查所有现有物种对所有现有病*的敏感性。
研究人员表示，随着单细胞测序技术的发展以及国际单细胞图谱协作项目的进展，将能够以更快的速度生成更多物种的图谱。
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