类器官研究揭示冠状病毒如何侵害人体

新冠病毒可破坏实验室培养的肺、肝和肾组织,图为感染病毒后的体外培养人肝管道细胞,这能帮助人们理解病毒导致的某些严重的并发症。(图片来源:赵冰)

新冠病毒可入侵肺、肝、肾等多种器官,但哪些损害由病毒引起,哪些因感染并发症产生还不明确。据《自然》报道,利用实验室培养的类器官组织,一些研究小组正在研究新冠病毒侵害人体的具体过程。

类器官可分化出多种细胞类型,且在数周内发育成接近真实器官的雏形,成本较动物模型更低,还能帮助科学家找出治疗的候选药物。

目前,科学家已经通过类器官确定了新冠病毒在呼吸系统内的入侵过程。京都大学有研究团队据此开发出四种不同细胞类型的支气管类器官,包括冷冻的支气管外层或上皮细胞。

该团队在预印本平台的研究指出,病毒主要针对支气管上皮干细胞,但不会进入支气管外泌细胞,他们还计划研究病毒是否会通过干细胞传播到其他细胞。

此外,一个来自康奈尔大学的团队也将研究结果发表在预印本平台。他们通过类器官确定了病毒可从上呼吸道进入肺部,并引起呼吸衰竭。

利用体外培养的肺部类器官,该团队发现某些细胞在感染病毒后死亡,病毒会诱导趋化因子和细胞因子的产生,进而引发剧烈的免疫反应。但目前他们还不确定细胞是因为自我诱导而被破坏,还是被免疫细胞吞噬而凋亡。

上个月,《细胞》刊发了一项来自西班牙团队的研究,团队在由多能干细胞制成的类器官中找到了新冠病毒的感染路径:经过内皮细胞到达血管内壁细胞,病毒颗粒可进入血液并在体内循环。这与一名新冠肺炎患者的病理报告相符,该患者曾出现血管受损的情况。

另一项由复旦大学研究团队发表在《蛋白质与细胞》上的研究指出,新冠病毒可直接感染并杀死胆管细胞,从而导致肝损伤。在此之前,许多人认为患者的肝损伤是剧烈的免疫反应或药物副作用导致的。

还有研究人员发现病毒可感染肾脏类器官和肠道类器官,但由于单个类器官无法反映体内不同器官间的相互作用,研究者仍需建立更复杂的模型,以理解病毒如何与免疫系统发生反应。而且,他们也需要借助动物模型和临床试验验证研究结果。

相关论文信息:https://doi.org/10.1101/2020.05.25.115600

https://doi.org/10.1101/2020.05.05.079095

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.004

https://doi.org/10.1007/s13238-020-00718-6


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