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2024年4月，瞿介明教授在生物信息学领域期刊《Briefings in Bioinformatics》杂志发表题名为“PANoptosis, an indicator of COVID-19 severity and outcomes.”——PANoptosis（泛凋亡）预测COVID-19病情严重程度与预后的研究论文。

瑞金医院呼吸与危重症医学科瞿介明教授、李亚男助理研究员为论文的共同通讯作者；杨清源博士研究生、宋晚妹博士研究生、哈尼再尔·热合曼硕士研究生为论文的共同第一作者。

doi: 10.1093/bib/bbae124.

COVID-19已经肆虐全球三年，夺去了超690万人的生命。未能及时产生有效的免疫反应以及未能控制的过度免疫反应是COVID-19的主要致死原因。TNF-α和IFN-γ介导的PANoptosis（泛凋亡）在COVID-19中持续加剧细胞因子风暴和多器官损伤。PANoptosis是一种独特的炎症性程序性细胞死亡过程，具有细胞焦亡（pyroptosis）、凋亡（apoptosis）和/或坏死性凋亡（necroptosis）的关键特征。PANoptosis的适度激活可触发免疫细胞的浸润，从而清除病原体。尽管PANoptosis在宿主防御中发挥不可或缺的作用，但需要更多研究来明确PANoptosis如何调节COVID-19的免疫反应和预后。

该研究利用单细胞转录组测序（scRNA-seq）和普通转录组测序（bulk RNA-seq）数据集，系统分析了在COVID-19中PANoptosis的转录组和细胞景观。研究者的研究结果显示，支气管肺泡灌洗液（BALF）和外周血单个核细胞（PBMC）中PANoptosis的发生程度能够反映COVID-19的严重程度。通过scRNA-seq分析，研究者确定了促炎单核细胞是COVID-19中PANoptosis的主要发生场所。随后的研究揭示了这些促炎单核细胞的免疫和代谢特征。值得注意的是，促炎单核细胞表现出与细胞趋化、细胞迁移、信号传导和免疫防御相关通路的高度激活。在COVID-19中，促炎单核细胞的代谢特征发生了显著变化，影响了包括碳水化合物、脂类和氨基酸代谢在内的多种代谢途径。此外，研究者的分析表明地塞米松可能通过减轻PANoptosis来缓解COVID-19中的过度炎症反应。最后，研究者的研究发现PANoptosis的相关基因能够准确预测住院COVID-19患者的疾病进展和预后，为COVID-19的转归判断提供了新的视角。

Abstract

Coronavirus disease 2019 (COVID-19) has been wreaking havoc for three years. PANoptosis, a distinct and physiologically relevant inflammatory programmed cell death, perpetuates cytokine storm and multi-organ injuries in COVID-19. Although PANoptosis performs indispensable roles in host defense, further investigation is needed to elucidate the exact processes through which PANoptosis modulates immunological responses and prognosis in COVID-19. This study conducted a bioinformatics analysis of online single-cell RNA sequence (scRNA-seq) and bulk RNA-seq datasets to explore the potential of PANoptosis as an indicator of COVID-19 severity. The degree of PANoptosis in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) and peripheral blood mononuclear cells (PBMC) indicated the severity of COVID-19. Single-cell transcriptomics identified pro-inflammatory monocytes as one of the primary sites of PANoptosis in COVID-19. The study subsequently demonstrated the immune and metabolic characteristics of this group of pro-inflammatory monocytes. Additionally, the analysis illustrated that dexamethasone was likely to alleviate inflammation in COVID-19 by mitigating PANoptosis. Finally, the study showed that the PANoptosis-related genes could predict the ICU admission and outcomes of COVID-19 patients who are hospitalized.

中文摘要

新型冠状病毒感染（Coronavirus disease 2019，COVID-19）已肆虐全球三年。PANoptosis（泛凋亡）是一种独特且与生理过程密切相关的炎症性程序性细胞死亡形式，在COVID-19中引起细胞因子风暴及多器官损伤。尽管PANoptosis在宿主防御中发挥着不可或缺的作用，但仍需进一步研究来表明PANoptosis如何调节COVID-19的免疫反应和预后。该研究利用单细胞转录组测序（scRNA-seq）和普通RNA测序（bulk RNA-seq）数据集，探索PANoptosis作为COVID-19严重程度指标的潜力。研究结果显示，支气管肺泡灌洗液（BALF）和外周血单个核细胞（PBMC）中的PANoptosis的发生程度能够反映COVID-19的严重程度。通过scRNA seq分析，确定了促炎单核细胞是COVID-19中PANoptosis的主要发生场所之一。随后的研究揭示了这组促炎单核细胞的免疫和代谢特征。此外，分析表明地塞米松可能通过减轻PANoptosis来缓解COVID-19中的过度炎症反映。最后，研究表明PANoptosis的相关基因可以准确预测COVID-19住院患者的疾病进展和预后。

作者介绍

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瞿介明主任医师，教授，博士生导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院党委书记，上海交通大学医学院呼吸病研究所所长，上海市呼吸传染病应急防控与诊治重点实验室主任，中华医学会呼吸病学会主任委员；研究方向：肺部感染及新型治疗策略与技术。

李亚男助理研究员，上海交通大学医学院附属瑞金医院呼吸与危重症医学科；上海市呼吸传染病应急防控与诊治重点实验室秘书；研究方向：肺部感染与免疫。

杨清源博士研究生，上海交通大学医学院附属瑞金医院呼吸与危重症医学科；研究方向：肺部感染。

宋晚妹博士研究生，上海交通大学医学院附属瑞金医院呼吸与危重症医学科；研究方向：肺部感染。

哈尼再尔·热合曼硕士研究生，上海交通大学医学院附属瑞金医院呼吸与危重症医学科；研究方向：肺部感染。

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PANoptosis, an indicator of COVID-19 severity and outcomes.pdf