新研发的类人类鼻器官揭示了COVID-19感染的最初步骤

重现人类呼吸道疾病各个方面的临床前模型对于推进新型疗法和疫苗的发展至关重要。在目前发表在《mBIO》杂志上的研究中，贝勒医学院的研究人员报告了一种多功能的人类鼻腔器官–一种实验室中的鼻腔内部分层细胞的代表，自然病毒感染的第一个事件就发生在这里。

该团队利用模拟人体细胞和病毒之间复杂相互作用的鼻器官，显示了SARS-CoV-2（导致COVID-19的病毒）和呼吸道合胞病毒（RSV）（一种主要的儿科呼吸道病毒）感染之间的关键差异，使人们更好地了解疾病的最初步骤，并导致潜在的新疗法。

该模型也被证明是一个有用的工具，可以测试治疗药物的疗效，如主要用于预防高危婴儿的严重RSV疾病的一种FDA批准的单克隆抗体Palivizumab。人鼻器官系统是治疗方法临床前评估的一部分，将有助于加速实验室开发的治疗方法向临床转移。

贝勒大学分子病毒学和微生物学、儿科、药理学和化学生物学教授Pedro Piedra博士说：”在呼吸道遭遇病毒的情况下，如SARS-CoV-2和RSV，当人们吸入病毒时，感染从鼻腔开始，我们开发的类人鼻器官提供了让病毒进入内部的途径，使我们能够在实验室中研究感染的早期事件，这是我们以前所没有的，截至目前已经成功地开发了成人和婴儿的人鼻器官。”

衬垫在鼻子内部的细胞，即上皮细胞，一边暴露在空气中，另一边暴露在血液循环系统中。研究人员研发的三维类器官系统在实验室中使用用鼻拭子采集的鼻子上皮细胞复制了这种自然情况，随后在组织培养板中培养收获的上皮细胞，该培养板提供了一个空气-液体间相，上皮细胞的上侧暴露在空气中，下侧浸泡在含有营养物质和其他因素的液体中。”

为了研究SARS-CoV-2或RSV与鼻子上皮细胞之间的相互作用，研究人员通过将每种病毒分别放在培养板的空气侧来模拟自然感染，并研究鼻子器官上发生的变化。

“我们观察到对SARS-CoV-2和RSV感染的不同反应，”共同作者、贝勒大学分子病毒学和微生物学助理教授Vasanthi Avadhanula博士说。”SARS-CoV-2对上皮细胞造成严重损害，没有干扰素反应（一种抗病毒的第一防御反应），而且粘液分泌量极少。与此形成鲜明对比的是，RSV会诱发大量的粘液分泌和深刻的干扰素反应。”

该团队还使用他们的人鼻器官模型RSV感染来测试Palivizumab的疗效。在这种情况下，他们将治疗性单克隆抗体置于充满液体的腔室中，以更接近人类给药的经历，在这种情况下，治疗性抗体进入血液循环，为呼吸道提供保护，从而防止RSV感染。

(CLIA)认证的呼吸道病毒诊断实验室和该实验室研究项目的共同主任Avadhanula说：”在我们的模型中，Palivizumab以浓度依赖的方式有效预防了RSV感染。”

在这项研究中，研究小组首次描述了一种非侵入性的、可重复的和可靠的方法来建立人类鼻子器官，以便进行长期研究。以前的模型是使用有创的肺或鼻子活检或支气管肺泡灌洗法制作的。”Piedra说：”获取鼻拭子样本的便利性促进了我们在普通成年人群和脆弱的儿科人群中的非侵入性方法。

使用这种新型人鼻器官系统的另一个好处是，它可以揭示一个人对感染的最初控制是如何发生的，并可以帮助了解关于什么会使一个人比另一个人更容易感染病毒。这个系统还可以用来研究其他呼吸道病毒和潜在的其他致病微生物。

了解更多：

https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.03511-21