小児の鼻腔でのACE2の発現は、成人より少ない

CoVID-19では鼻汁が殆ど出ないにも関わらず、鼻腔にはACE2が発現していて、感染経路になっています。

小児の感染は成人より少なく、重症化しにくい理由の一つと考えられていました。

5月にこの論文を見るまで、成人と小児ではACE2の発現量が10倍程度違うのかと予想していましたが、予想外にもせいぜい2倍も違いません。

従って、私はACE2の発現よりももっと大きな要因が他にあるはずだと思いました。

コウモリのコロナウイルスも含めて、RNAウイルスとしては遺伝子が大きく、修復酵素も持っていることから、（DNAウイルスほどではありませんが）RNAウイルスの中では変異しにくいウイルスです。

4種類のHCoVには交差反応がありますが、おそらくSARS-CoV-2と交差免疫が働いているのだろうと思っていました。

5月からCytotoxic T cell やMacrophageやNK cell に関する文献が出てこないか、注視していましたが、8月に入ってようやくその仮説を補強する文献が出始めています。

（※　管理者注　2020/08/31記載）

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子供は、コロナウイルス疾患2019（COVID-19）の特定された症例の2％未満を占めます。

重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）がホストエントリに使用しています。

子供の間のより低いリスクは、アンジオテンシン変換酵素2（ACE2）受容体の差次的発現が原因であると仮定されています。

子供と大人の鼻上皮におけるACE2遺伝子発現を調査しました。

＜方法＞

2015年から2018年の間に、ニューヨーク州ニューヨークのMount Sinai Health Systemで遭遇した4〜60歳の個人の鼻上皮の遡及的検査を実施しました。

喘息の鼻バイオマーカーの研究のために、喘息の有無にかかわらず個人からサンプルを収集しました。

この研究は、シナイ山の組織審査委員会によって承認されました。書面によるインフォームドコンセントは、参加者（または未成年者の両親）から取得しました。

鼻上皮は、RNA安定化液にすぐに配置され、-80°Cで保存された細胞診ブラシを使用して収集されました。

RNAは6ヶ月以内に分離されました。

RNAサンプルの品質をチェックし、2018年に1つのバッチとしてシーケンスしました。

シーケンスデータの処理には、シーケンスのアライメントと、遺伝子およびサンプル全体の遺伝子発現数の正規化が含まれていました。

SARS-CoV-2ホストエントリにおけるACE2の役割を考えると、ACE2遺伝子発現がこの研究の焦点でした。

共変量（性別と喘息）の調整あり/なしの線形回帰モデルは、R2ソフトウェアバージョン3.6.0（R Foundation）を使用して、ACE2遺伝子発現を100万あたりのlog2カウントで従属変数として、年齢グループを独立変数として作成しました。

年齢は、発達のライフステージを反映して次のグループに分類されました：

●年少児（10歳未満）、

●年長児（10〜17歳）、

●若年成人（18〜24歳）、

●成人（25歳以上）。

両側検定とP≤.05の有意しきい値が使用されました。

トレンドパターンは、多項式直交コントラストを使用して評価されました。

＜結果＞

4歳から60歳までの305人のコホートは、性別でバランスが取れていました（男性48.9％）。

コホートは喘息のバイオマーカーを研究するために採用されていたので、49.8％が喘息を持っていました。

鼻上皮に年齢依存性のACE2遺伝子発現が見られました（図）。

ACE2遺伝子発現は、

幼児（n = 45）で最も低く（100万あたりの平均log2カウント、2.40; 95％CI、2.07-2.72）、

年齢とともに増加し、

年長児（n = 185）で100万あたりの平均log2カウントは2.77（95％CI、2.64- 2.90）

若年成人（n = 46）で3.02（95％CI、2.78-3.26）

成人（n = 29）3.09（95％CI、2.83-3.35）

でした。

従属変数としてのACE2遺伝子発現および独立変数としての年齢層を使用した線形回帰は、年少の子供と比較して、ACE2遺伝子発現が年長の子供（P = .01）、若年成人（P <.001）、および成人（P = .001）でした。

性別と喘息の分布は年齢層によって異なるため、性別と喘息について調整された線形回帰モデルが作成され、ACE2の発現と年齢グループの間で有意に調整された関連性（P≤.05）も示されました。

未調整モデルと調整済みモデルの年齢グループの回帰（β）係数を表に示します。

これらの回帰係数は、特定の年齢グループと10歳未満の子供のグループとの間のACE2式（100万あたりのlog2カウント）の違いを示します。

多項式直交コントラストを使用した傾向の検定は、年齢層の進行に伴うACE2発現の変化に有意な線形傾向を示しました（P≤.05）。

＜討論＞

この研究の結果は、鼻上皮における年齢依存性のACE2の発現、SARS-CoV-2と人体の最初の接触点を示しています。共変量調整モデルは、ACE2遺伝子発現と年齢の正の相関が、性別と喘息に依存しないことを示しました。成人に比べて子供のACE2発現が低いことが、COVID-19が子供に少ない理由の説明に役立つ可能性があります。

この研究の制限は、サンプルに60歳以上の個人が含まれていないことです。

気道内のACE2と年齢の関係を調べた研究はほとんどありません。

急性呼吸窮迫症候群の92人の患者の気管支肺胞洗浄液の研究では、ACE2タンパク質活性と年齢との関連は報告されていませんが、上皮遺伝子発現は調べられておらず、ACE2タンパク質は気管支肺胞洗浄液に変動して排出される可能性があります。

さらに、肺と鼻の環境は異なり、遺伝子発現の違いが知られています。

この研究は、鼻上皮におけるACE2遺伝子発現とその年齢との関係に関する新しい結果を提供します。

Nasal Gene Expression of Angiotensin-Converting Enzyme 2 in Children and Adults

Supinda Bunyavanich, MD, MPH; Anh Do, PhD; Alfin Vicencio, MD

JAMA. 2020;323(23):2427-2429. doi:10.1001/jama.2020.8707

May 20, 2020

https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2766524

Children account for less than 2% of identified cases of coronavirus disease 2019 (COVID-19).^1,2 It is hypothesized that the lower risk among children is due to differential expression of angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2),³ the receptor that severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) uses for host entry.⁴ We investigated ACE2 gene expression in the nasal epithelium of children and adults.

Methods

We conducted a retrospective examination of nasal epithelium from individuals aged 4 to 60 years encountered within the Mount Sinai Health System, New York, New York, during 2015-2018. Samples were collected from individuals with and without asthma for research on nasal biomarkers of asthma. The study was approved by the Mount Sinai institutional review board. Written informed consent was obtained from participants (or their parents for minors). Nasal epithelium was collected using a cytology brush that was immediately placed in RNA stabilization fluid and stored at −80 °C. RNA was isolated within 6 months. RNA samples were checked for quality and sequenced as a single batch in 2018. Sequence data processing included sequence alignment and normalization of gene expression counts across genes and samples.

Given the role of ACE2 in SARS-CoV-2 host entry,⁴ ACE2 gene expression was the focus of this study. Linear regression models with and without adjustment for covariates (sex and asthma) were built with ACE2 gene expression in log₂ counts per million as the dependent variable and age group as the independent variable using R software, version 3.6.0 (R Foundation). Age was categorized into the following groups reflecting developmental life stages: younger children (aged <10 years), older children (aged 10-17 years), young adults (aged 18-24 years), and adults (aged ≥25 years). Two-sided tests and a significance threshold of P ≤ .05 were used. Trend pattern was evaluated using polynomial orthogonal contrasts.

Results

The cohort of 305 individuals aged 4 to 60 years was balanced with regard to sex (48.9% male). Because the cohort had been recruited to study biomarkers of asthma, 49.8% had asthma.

We found age-dependent ACE2 gene expression in nasal epithelium (Figure). ACE2gene expression was lowest (mean log₂ counts per million, 2.40; 95% CI, 2.07-2.72) in younger children (n = 45) and increased with age, with mean log₂ counts per million of 2.77 (95% CI, 2.64-2.90) for older children (n = 185), 3.02 (95% CI, 2.78-3.26) for young adults (n = 46), and 3.09 (95% CI, 2.83-3.35) for adults (n = 29).

Linear regression with ACE2 gene expression as the dependent variable and age group as the independent variable showed that compared with younger children, ACE2 gene expression was significantly higher in older children (P = .01), young adults (P < .001), and adults (P = .001) (Figure). As the distributions of sex and asthma varied among the age groups, a linear regression model adjusted for sex and asthma was built that also showed significant adjusted associations (P ≤ .05) between ACE2 expression and age group. Regression (β) coefficients for age groups from the unadjusted and adjusted models are shown in the Table. These regression coefficients indicate the difference in ACE2 expression (in log₂ counts per million) between a given age group and the group of children younger than 10 years. Tests for trend using polynomial orthogonal contrasts indicated a significant linear trend for change in ACE2 expression with advancing age group (P ≤ .05).

Discussion

The results from this study show age-dependent expression of ACE2 in nasal epithelium, the first point of contact for SARS-CoV-2 and the human body. Covariate-adjusted models showed that the positive association between ACE2 gene expression and age was independent of sex and asthma. Lower ACE2 expression in children relative to adults may help explain why COVID-19 is less prevalent in children.³ A limitation of this study is that the sample did not include individuals older than 60 years.

Few studies have examined the relationship between ACE2 in the airway and age. A study of bronchoalveolar lavage fluid from 92 patients with acute respiratory distress syndrome reported no association between ACE2 protein activity and age,⁵ but epithelial gene expression was not examined, and ACE2 protein may be variably shed into bronchoalveolar lavage fluid. Furthermore, the lung and nasal environments are distinct, with known differences in gene expression.⁶ This study provides novel results on ACE2 gene expression in nasal epithelium and its relationship with age.