The human brain vasculature shows a distinct expression pattern of SARS-CoV-2 entry factors
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT A large number of hospitalized COVID-19 patients show neurological symptoms such as ischemic- and hemorrhagic stroke as well as encephalitis, and SARS-CoV-2 can directly infect endothelial cells leading to endotheliitis across multiple vascular beds. These findings suggest an involvement of the brain- and peripheral vasculature in COVID-19, but the underlying molecular mechanisms remain obscure. To understand the potential mechanisms underlying SARS-CoV-2 tropism for brain vasculature, we constructed a molecular atlas of the expression patterns of SARS-CoV-2 viral entry-associated genes (receptors and proteases) and SARS-CoV-2 interaction partners in human (and mouse) adult and fetal brain as well as in multiple non-CNS tissues in single-cell RNA-sequencing data across various datasets. We observed a distinct expression pattern of the cathepsins B (CTSB) and -L (CTSL) - which are able to substitute for the ACE2 co-receptor TMPRSS2 - in the human vasculature with CTSB being mainly expressed in the brain vasculature and CTSL predominantly in the peripheral vasculature, and these observations were confirmed at the protein level in the Human Protein Atlas and using immunofluorescence stainings. This expression pattern of SARS-CoV-2 viral-entry associated proteases and SARS-CoV-2 interaction partners was also present in endothelial cells and microglia in the fetal brain, suggesting a developmentally established SARS-CoV-2 entry machinery in the human vasculature. At both the adult and fetal stages, we detected a distinct pattern of SARS-CoV-2 entry associated genes’ transcripts in brain vascular endothelial cells and microglia, providing a potential explanation for an inflammatory response in the brain endothelium upon SARS-CoV-2 infection. Moreover, CTSB was co-expressed in adult and fetal brain endothelial cells with genes and pathways involved in innate immunity and inflammation, angiogenesis, blood-brain-barrier permeability, vascular metabolism, and coagulation, providing a potential explanation for the role of brain endothelial cells in clinically observed (neuro)vascular symptoms in COVID-19 patients. Our study serves as a publicly available single-cell atlas of SARS-CoV-2 related entry factors and interaction partners in human and mouse brain endothelial- and perivascular cells, which can be employed for future studies in clinical samples of COVID-19 patients.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».