新型コロナウイルスがin vitroで心臓細胞に感染することが最近の研究で判明

米国のシーダーズ・サイナイ病院による新しい研究で、 COVID-19 を引き起こすSARS-CoV-2（新型コロナウイルス）が心臓細胞に感染する可能性があり、COVID-19患者の心臓細胞が直接感染する可能性があることが示された。 2020年6月25日にCell Reports Medicineのオンラインで公開されたこの発見は、iPS細胞技術によって生産された心筋細胞を使用して行われた。この論文は、「ヒトiPSC由来の心筋細胞はSARS-CoV-2感染の影響を受けやすい（Human iPSC-Derived Cardiomyocytes, Are Susceptible to SARS-CoV-2 Infection.）」と題されている。

多くのCOVID-19患者は心臓の問題を経験するが、その理由は完全に明らかになっていない。感染に起因する既存の心臓病または炎症および酸素欠乏はすべて関係している。しかし、これまで、SARS-CoV-2ウイルスが心臓の個々の筋細胞に直接感染するという証拠は限られていた。
「これらの幹細胞由来の心臓細胞が新しいコロナウイルスによる感染に敏感であるだけでなく、ウイルスが心筋細胞内で急速に分裂する可能性があることを明らかにした」と、シーダーズ・サイナイ病院再生医学研究所でこの研究の筆頭共同著者であるArun Sharma博士は述べた。「さらに重要なのは、感染した心臓細胞は、72時間の感染後に拍動する能力の変化を示したことだ。」

この研究では、SARS-CoV-2に感染したヒト幹細胞由来の心臓細胞が遺伝子発現プロファイルを変更し、ウイルスを一掃するのを助けるために、生来の細胞防御メカニズムを活性化することを実証した。

共同の著者であるシーダーズ・サイナイ病院のClive Svendsen博士によると、これらの発見は人体で起こっていることの完全な再現ではないが、しかし、この知識は、研究者が幹細胞由来の心臓細胞をスクリーニングプラットフォームとして使用して、心臓のウイルス感染を緩和できる新しい抗ウイルス化合物を特定するのに役立つ可能性があるという。

「このウイルス性パンデミックは主に呼吸器症状によって定義されるが、不整脈、心不全、ウイルス性心筋炎などの心臓の合併症もある」とSvendsen 博士は述べた。「これはウイルスに反応した大規模な炎症の結果である可能性があるが、我々のデータは、COVID-19のウイルスによって心臓も直接影響を受ける可能性があることを示唆している。」

この研究者らはまた、アンジオテンシン変換酵素2（ACE2）抗体による治療が幹細胞由来の心臓細胞におけるウイルス複製を鈍らせることができ、ACE2受容体がSARS-CoV-2によってヒト心筋細胞に入るのに使用できることを示唆していることも発見した。
「ACE2タンパク質を抗体でブロックすると、ウイルスはACE2タンパク質に容易に結合できなくなり、したがって細胞に簡単に侵入できなくなる」とSharma 博士は述べた。「これは、このウイルスがどのように機能するかのメカニズムを理解するのに役立つだけでなく、SARS-CoV-2感染の潜在的な治療法として使用できる治療法も示唆している。」

この研究では、人の血液または皮膚細胞から研究室で作成された人工多能性幹細胞（iPS細胞）を使用した。この方法で作成された組織固有の細胞は、研究、および潜在的な疾患治療の作成とテストに使用された。
「この研究は、ディッシュの中でヒト組織を研究できることの威力を示している」と、スミットハートインスティテュートのエグゼクティブディレクターであるEduardo Marbán博士（この研究についてSharma 博士およびSvendsen 博士と協力したが、論文の著者ではなかったシーダーズ・サイナイ病院心臓血管研究所の研究者）は述べている。「心筋細胞の直接感染がCOVID関連の心臓病の一因となる可能性があるのは、もっともらしいことだ。」

共責任著者のVaithilingaraja Arumugaswami博士は、UCLAのDavid Geffen School of Medicineの分子医学および医学薬理学の准教授であり、Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Researchのメンバーだ。Arumugaswami博士は、心臓細胞に与えた新型コロナウイルスを提供し、UCLAの研究者であるGustavo Garcia Jr.氏は、心臓細胞の感染実験に貢献した。
「この重要な実験システムは、関連するコロナウイルス病原体であるSARSとMERSの疾患過程の違いを理解するのに役立つ可能性がある」とArumugaswami 博士は付け加えた。

Cell Reports Medicine論文の解説図