研究人员正在实验室中培养类器官,用来研究SARS-CoV-2对人体器官的感染性和药物作用。此前从尸检中可知,SARS-CoV-2会对器官产生破坏性的影响。但目前还不清楚这种损害有哪些是由病毒直接造成的,也可能是由感染导致的继发性并发症造成的。从疫情爆发到现在,多个小组正在使用类器官来研究病毒可以感染哪些组织和细胞,以及造成了哪些损害。使用细胞系或者动物细胞来研究病毒是比较常用的手段,但并不能很好地模拟SARS-CoV-2在体内的真实感染情况。美因茨大学的细胞生物学家Thomas Efferth和加泰罗尼亚生物工程研究所的干细胞生物学家Núria Montserrat都强调了类器官的优点,就是它们与组织的真实形态极其相似、成本低且无伦理问题。
感染SARS-CoV-2(白色)的人肠类器官。图片来源:Joep Beumer / Clevers group / Hubrecht Institute
SARS-CoV-2对呼吸系统中的细胞影响最大。日本京都大学干细胞生物学家Kazuo Takayama开发了支气管类器官,发现病毒主要感染的是基底细胞【2】;康奈尔医学中心的干细胞生物学家陈水冰利用类器官发现胰腺细胞、肝脏细胞、心肌细胞和多巴胺神经元细胞对SARS-CoV-2是易感的【3】。(详情点击BioArt: Cell Stem Cell | 陈水冰等首次证明人类胰腺α和β细胞可被SARS-CoV-2感染)此外,陈水冰还培养了类肺器官,发现细胞在被SARS-CoV-2感染后死亡,并且病毒会诱导细胞产生趋化因子和细胞因子,从而引发大规模的免疫反应,也叫炎症因子风暴。但陈水冰认为患者的肺细胞死亡机制仍然不清楚,虽然类器官可以生成很多细胞类型,但都不太成熟,因此不具有代表性,她现在正在研究免疫细胞类型的类肺器官【4】。
陈水冰也正用类器官筛选可能的药物,发现癌症药物伊马替尼可以抑制肺脏器官中的SARS-CoV-2【4】。(详情点击BioArtReports:利用肺类器官模型高通量筛选SARS-CoV-2候选药物) 该药作为治疗COVID-19的几项临床试验已经启动。其他研究组也在测试现有的药物在机体中对抗冠状病毒的作用,并取得了一些成功【2, 8】,但未来仍有很长的路要走。