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科技日报|“迷你器官”成新冠病毒研究有力工具

【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 。


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