北京基爾比生物介紹類器官技術(shù)與基孔肯雅熱等急性傳染病的研究

類器官技術(shù)作為一種新興的生物醫(yī)學(xué)研究工具，近年來在傳染病研究中展現(xiàn)出巨大的潛力。

類 器 官 是通過多能干細(xì)胞或成體干細(xì)胞在體外培養(yǎng)形成的三維結(jié)構(gòu)，能夠模擬人體器官的結(jié)構(gòu)和功能，為研究病毒、細(xì)菌等病原體與宿主細(xì)胞的相互作用提供了新的模型。這種技術(shù)不僅能夠更準(zhǔn)確地反映體內(nèi)條件，還能用于藥物篩選、疾病建模和個(gè)性化治療研究。

(一)在急性傳染病的研究中，類器官技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多種病毒的感染研究。例如的研究中，肺類器官被用于模擬SARS-CoV-2感染，以研究病毒對(duì)肺部組織的影響，并評(píng)估潛在的治療方法。

以下是對(duì)論文《Adult Stem Cell-derived Complete Lung Organoid Models Emulate Lung Disease in 》的梳理，分類并整理相關(guān)步驟：

1. 人肺組織樣本獲取

2. 成人肺類器官（ALO）的分離與培養(yǎng)

2.1 組織消化

1）用含4×青霉素-鏈霉素的PBS沖洗組織。

2）剪碎后加入2 mg/mL Collagenase I，37℃孵育1小時(shí)，每10分鐘吹打一次。

3） 通過100 μm濾網(wǎng)過濾，離心（200×g）。

4）紅細(xì)胞裂解液（Invitrogen）處理5分鐘，再次離心。

2.2 類器官培養(yǎng)

- 基質(zhì)：Matrigel（Corning 354234）中懸浮細(xì)胞，37℃聚合10分鐘。

- 培養(yǎng)基：肺類器官擴(kuò)增培養(yǎng)基（50% L-WRN條件培養(yǎng)基+FGF7/10+ROCK抑制劑+TGF-β抑制劑）。

- 傳代：每7-10天用TrypLE解離，按1:5比例傳代（P3-P8用于實(shí)驗(yàn)）。

3. 2D單層模型構(gòu)建

3.1 類器官解離為單層

1）類器官用PBS/EDTA收集，TrypLE解離為單細(xì)胞。

2） 接種到Matrigel包被的Transwell（6.5 mm，0.4 μm孔徑）。

3） 培養(yǎng)基：PneumaCult-Ex Plus（StemCell），每24小時(shí)換液。

3.2 氣-液界面（ALI）模型

1） 類器官單細(xì)胞接種到Transwell，培養(yǎng)至匯合（4天）。

2）移除頂端培養(yǎng)基，基底側(cè)換為ALI維持培養(yǎng)基（StemCell）。

3）培養(yǎng)21天，每2天換液，頂端PBS清洗黏液（每5-7天）。

4）TEER檢測(cè)：用電阻儀（Millicell）驗(yàn)證屏障完整性。

4. 細(xì)胞類型驗(yàn)證

4.1 qPCR標(biāo)記物

AT1：AQP5、PDPN、P2RX4。

AT2：SFTPC、SFTPB、ABCA3、LAMP3。

基底細(xì)胞：ITGA6、KRT5。

纖毛細(xì)胞：FOXJ1、ACTG2。

Club細(xì)胞：SCGB1A1、SCGB3A2。

4.2 免疫熒光

固定：4% PFA或甲醇。

通透/封閉：0.1% Triton X-100+2% BSA。

一抗：ACE2、SFTPC、KRT5（見Key Resource Table）。

二抗：Alexa Fluor 488/594。

共聚焦顯微鏡成像。

5. SARS-CoV-2感染實(shí)驗(yàn)

- 毒株：USA-WA1/2020（BEI Resources NR-52281）。

- 感染步驟：

1） 單層細(xì)胞用PBS洗滌，加入1×10? PFU病毒（DMEM）。

2） 34℃孵育24-96小時(shí)。

3） 病毒檢測(cè)：

- qPCR：TaqMan探針檢測(cè)E基因

- 免疫熒光：抗SARS-CoV-2核衣殼蛋白抗體（Sino Biological 40143-MM05）。

6. RNA測(cè)序與數(shù)據(jù)分析

7. 臨床樣本驗(yàn)證

8. 關(guān)鍵對(duì)照實(shí)驗(yàn)（模型對(duì)比）

- ALI模型vs submerged模型：前者模擬近端氣道（纖毛/杯狀細(xì)胞），后者模擬遠(yuǎn)端肺泡（AT2→AT1分化）。

- hiPSC-AT2模型：驗(yàn)證AT2細(xì)胞單獨(dú)無法誘導(dǎo)過激免疫反應(yīng)。

（二）類器官模型也被用于研究呼吸道感染、胃腸道感染和神經(jīng)元感染等疾病。

通過類器官模型，研究人員可以觀察病毒如何進(jìn)入細(xì)胞、復(fù)制和傳播，以及宿主免疫系統(tǒng)如何響應(yīng)感染。

（三）類器官技術(shù)在急性傳染病研究中的應(yīng)用還包括對(duì)病原體與宿主細(xì)胞之間相互作用的深入理解。例如，研究表明，幽門螺桿菌感染胃類器官可以模擬感染過程，幫助研究藥物作用機(jī)制。

類似地，類器官模型也被用于研究其他病原體，如諾如病毒在腸道類器官中的復(fù)制。這些研究為開發(fā)針對(duì)特定病原體的預(yù)防和治療策略提供了重要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

（四）展望

在基孔肯雅熱等急性傳染病的研究中，類器官技術(shù)同樣具有重要的應(yīng)用價(jià)值。基孔肯雅熱是由伊蚊傳播的病毒性疾病，其研究需要能夠模擬人類感染過程的模型。

類器官技術(shù)可以通過模擬人類呼吸道或血液中的細(xì)胞環(huán)境，研究病毒的侵襲機(jī)制和宿主反應(yīng)。此外，類器官模型還可以用于測(cè)試抗病物的效果，為開發(fā)新的治療方法提供依據(jù)。

Kirkstall Quasi Vivo®類器官串聯(lián)3D仿生培養(yǎng)系統(tǒng)

Kilby Gravity 微重力培養(yǎng)系統(tǒng)