新研發的類人類鼻器官揭示了COVID-19感染的最初步驟
重現人類呼吸道疾病各個方面的臨床前模型對於推進新型療法和疫苗的發展至關重要。在目前發表在《mBIO》雜誌上的研究中，貝勒醫學院的研究人員報告了一種多功能的人類鼻腔器官–一種實驗室中的鼻腔內部分層細胞的代表，自然病毒感染的第一個事件就發生在這裡。
該團隊利用模擬人體細胞和病毒之間複雜相互作用的鼻器官，顯示了SARS-CoV-2（導致COVID-19的病毒）和呼吸道合胞病毒（RSV）（一種主要的兒科呼吸道病毒）感染之間的關鍵差異，使人們更好地了解疾病的最初步驟，並導致潛在的新療法。
該模型也被證明是一個有用的工具，可以測試治療藥物的療效，如主要用於預防高危嬰兒的嚴重RSV疾病的一種FDA批准的單克隆抗體Palivizumab。人鼻器官系統是治療方法臨床前評估的一部分，將有助於加速實驗室開發的治療方法向臨床轉移。
貝勒大學分子病毒學和微生物學、兒科、藥理學和化學生物學教授Pedro Piedra博士說：”在呼吸道遭遇病毒的情況下，如SARS-CoV-2和RSV，當人們吸入病毒時，感染從鼻腔開始，我們開發的類人鼻器官提供了讓病毒進入內部的途徑，使我們能夠在實驗室中研究感染的早期事件，這是我們以前所沒有的，截至目前已經成功地開發了成人和嬰兒的人鼻器官。”
襯墊在鼻子內部的細胞，即上皮細胞，一邊暴露在空氣中，另一邊暴露在血液循環系統中。研究人員研發的三維類器官系統在實驗室中使用用鼻拭子採集的鼻子上皮細胞複製了這種自然情況，隨後在組織培養板中培養收穫的上皮細胞，該培養板提供了一個空氣-液體間相，上皮細胞的上側暴露在空氣中，下側浸泡在含有營養物質和其他因素的液體中。”
為了研究SARS-CoV-2或RSV與鼻子上皮細胞之間的相互作用，研究人員通過將每種病毒分別放在培養板的空氣側來模擬自然感染，並研究鼻子器官上發生的變化。
“我們觀察到對SARS-CoV-2和RSV感染的不同反應，”共同作者、貝勒大學分子病毒學和微生物學助理教授Vasanthi Avadhanula博士說。”SARS-CoV-2對上皮細胞造成嚴重損害，沒有乾擾素反應（一種抗病毒的第一防禦反應），而且粘液分泌量極少。與此形成鮮明對比的是，RSV會誘發大量的粘液分泌和深刻的干擾素反應。”
該團隊還使用他們的人鼻器官模型RSV感染來測試Palivizumab的療效。在這種情況下，他們將治療性單克隆抗體置於充滿液體的腔室中，以更接近人類給藥的經歷，在這種情況下，治療性抗體進入血液循環，為呼吸道提供保護，從而防止RSV感染。
(CLIA)認證的呼吸道病毒診斷實驗室和該實驗室研究項目的共同主任Avadhanula說：”在我們的模型中，Palivizumab以濃度依賴的方式有效預防了RSV感染。”
在這項研究中，研究小組首次描述了一種非侵入性的、可重複的和可靠的方法來建立人類鼻子器官，以便進行長期研究。以前的模型是使用有創的肺或鼻子活檢或支氣管肺泡灌洗法製作的。”Piedra說：”獲取鼻拭子樣本的便利性促進了我們在普通成年人群和脆弱的兒科人群中的非侵入性方法。
使用這種新型人鼻器官系統的另一個好處是，它可以揭示一個人對感染的最初控制是如何發生的，並可以幫助了解關於什麼會使一個人比另一個人更容易感染病毒。這個系統還可以用來研究其他呼吸道病毒和潛在的其他致病微生物。
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