科技日报|“迷你器官”成新冠病毒研究有力工具揭示病毒破坏性测试药物有效性“迷你器

【科技日报|“迷你器官”成新冠病毒研究有力工具】揭示病毒破坏性测试药物有效性
“迷你器官”成新冠病毒研究有力工具
国际战“疫”行动
本报采访人员刘霞
病毒学家通常使用培养皿中的细胞株或动物细胞研究病毒，但这些细胞不能很好地模拟新冠病毒感染，因为它们不能模仿人体内发生的事情。有鉴于此，研究人员在实验室中培养出一种“迷你器官”(类器官) ，以研究新冠病毒对人体的影响。
据英国《自然》网站近日报道，对这些类器官开展的研究表明，新冠病毒会攻击人体多个器官，包括肺、肝脏、肾脏和肠等。此外，研究人员还利用这些类器官测试新冠肺炎的潜在疗法。
类器官俨然已成为新冠病毒研究的有力工具，但也有科学家强调，针对其开展研究获得的结论仍不成熟，需要进一步人体临床试验才能最终论定。
类器官与身体组织形态非常相似
医生从住院患者和尸检中知道，新冠病毒可能对人体器官产生破坏，但尚不清楚某些损害是病毒直接导致的，还是由感染之后产生的并发症引起的。目前，全球多个研究小组正在借助类器官揭示病毒在体内传播的位置、感染的细胞以及造成的损害。
德国约翰内斯·古腾堡大学的细胞生物学家托马斯·埃弗斯说：“类器官的美在于它们与身体组织的真实形态非常相似。 ”
西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所的干细胞生物学家努里亚·蒙特塞拉特也指出，类器官可以更好地展示新冠病毒对人体组织的作用。首先，它们可以发育成多种细胞类型，并在数周内呈现出原始器官的形状。其次，它们比动物模型便宜。而且，它们还避免了动物模型可能会引发的道德伦理争议。
不过，荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学病毒学家巴特·哈格曼强调，借助类器官研究新冠病毒也存在缺陷，因为它们不能反映人体内发生的器官之间的相互干扰，这意味着研究结果仍需要在动物模型和临床试验中予以验证。
研究新冠病毒对人体器官的伤害
《自然》杂志的报道指出，类器官能在新冠病毒研究中大显身手，多个科研团队借助类器官深入分析了新冠病毒对肺部、肝脏、肠道等人体器官造成的伤害。
类器官研究提供的关键见解之一是新冠病毒对呼吸系统(从上呼吸道到肺)细胞的作用。
日本京都大学干细胞生物学家高山和一及其同事开发出4种具有不同细胞类型的支气管类器官，它们由支气管外层(上皮)的冷冻细胞制成。当团队用新冠病毒感染类器官时，他们发现病毒主要靶向可补充上皮细胞(基底细胞)的干细胞，但不容易进入保护性分泌型支气管上皮棒状细胞。
此外，美国康奈尔大学医学系干细胞生物学家陈水冰利用培养皿中的“迷你”肺开展研究，发现某些细胞在被感染后会死亡，而且，新冠病毒会诱导产生名为趋化因子和细胞因子的蛋白，这些蛋白会引发大量免疫反应。陈水冰指出，为什么病人的肺细胞会慢慢凋亡？是由于病毒导致的损害造成，还是由于免疫细胞的吞噬？仍是未解之谜。
陈水冰创建类器官的方法与高山不同。她使用的不是成人细胞，而是可以发育为体内任何细胞类型的多能干细胞。她说，以这种方式生长的类器官可以囊括更多细胞类型，但最终结果不那么成熟，因此可能不代表成年组织。她目前正用免疫细胞培养肺类器官。
新冠病毒可从肺部传播到其他器官，但研究人员不确定病毒的传播方式。
今年5月4日，蒙特塞拉特及其同事在《细胞》杂志上发表的研究给出了解释。在同样针对由多能干细胞制成的类器官的实验中，他们发现，新冠病毒可以感染内皮细胞(血管内壁排列的细胞) ，这些细胞会使病毒颗粒泄漏到血液中，并在人体内循环。加拿大不列颠哥伦比亚大学的基因工程师约瑟夫·彭宁格说，新冠肺炎患者血管受损的病理报告也支持这一假说。彭宁格和蒙特塞拉特表示，针对类器官的研究表明，一旦进入血液，新冠病毒就可以直接感染包括肾脏在内的多个器官。