類器官——SARS-CoV-2研究新模型

更新時間：2023-05-10 點擊次數(shù)：1188

2023年5月5日，世界衛(wèi)生組織總干事譚德塞在日內(nèi)瓦舉行的發(fā)布會上宣布，新冠疫情不再構(gòu)成“國際關注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件"。但譚德塞在發(fā)布會上也指出，宣布新冠疫情不再構(gòu)成“國際關注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件"，這并不意味著新冠作為一種全球健康威脅已經(jīng)結(jié)束。上周，新冠仍然每三分鐘就奪走一條生命，很多地方仍然有成千上萬的人正在重癥監(jiān)護室里為他們的生命而戰(zhàn)。SARS-CoV-2不會消失，人類要加強對自然界的監(jiān)控。同時，藥物、免疫治療的研究不能停下，以防以后再有類似情況發(fā)生。

2019 SARS-CoV-2 已經(jīng)成為一場“大流行病"，這一致命的疾病對人體多器官造成了損傷，包括呼吸系統(tǒng)、胃腸道系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等。類器官作為一種具有自我更新、自我組織能力和再現(xiàn)來源組織生物學結(jié)構(gòu)和功能的新型研究模型，已廣泛應用于SARS-CoV-2研究。它不僅能模擬SARS-CoV-2的感染機制、臨床特征，還能為抗病藥物篩選帶來新的希望。

類器官模型特性

圖1 不同來源的干細胞形成的類器官（圖片來源于文獻^[^1]）

類器官(organoids)是一種利用胚胎干細胞(embryomic stem cells，ESCs)、誘導多能干細胞(inducedpluripotent stem cells，iPSCs)或成體干細胞(adult/tissuestem cells，ASCs)獲得的三維構(gòu)建體。

類器官模型擁有與來源組織器官類似的空間組織并能重現(xiàn)相應器官的部分功能，已應用于包括肺、腸道、胃、肝臟、腎臟、大腦、視網(wǎng)膜等多種正常或腫瘤組織的類器官研究模型中。

類器官培養(yǎng)常用小分子化合物

小分子化合物是指分子量小于1000Da（尤其小于500 Da），具有生物學活性的化合物。小分子化合物與細胞因子和蛋白不同，小分子可以透過細胞膜進入細胞，發(fā)揮相應的生物學功能。小分子化合物的作用靶點眾多，已廣泛應用于干細胞、類器官、免疫學、神經(jīng)生物學、表觀遺傳學、細胞凋亡、離子通道、腫瘤學和信號轉(zhuǎn)導等生命科學中諸多重要的研究領域。

表1 類器官培養(yǎng)常用小分子化合物

貨號	產(chǎn)品名稱	作用及推薦濃度
abs812864	Y-27632	處理人胚胎干細胞1h，可抑制干細胞的凋亡，提高克隆效率，延長細胞的傳代。推薦工作濃度：10μM。
abs810009	SB202190(FHPI)	可誘導人胚胎干細胞向心肌細胞分化，促進神經(jīng)干細胞的自我更新，可用于胃腸道、乳腺類器官的培養(yǎng)。推薦工作濃度：10μM。
abs810052	CHIR-99021	可誘導人胚胎干細胞向內(nèi)胚層分化，在腎臟和視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)中用到。與其他試劑結(jié)合使用，能刺激體細胞重編程為干細胞。推薦工作濃度：3μM
abs817694	A 83-01	用于肝臟、前列腺以及乳腺類器官的培養(yǎng)，抑制iPSCs的分化，維持體外細胞的自我更新。推薦工作濃度：2μM，現(xiàn)配現(xiàn)用。
abs814916	胃膜素(人)	用于胃腸道類器官的研究。腸道及肝臟類器官培養(yǎng)時，需要添加胃泌素來延長類器官的存活時間。推薦工作濃度：10nM
abs816969	煙酰胺	促進間充質(zhì)干細胞分化成胰島素生成細胞，抑制sirtuins活性，并用于促進類器官的形成和延長類器官的壽命。推薦工作濃度：10mM。
abs810050	佛司可林	誘導多種類型細胞的分化并激活PXR和FXR，具有血小板抗凝集和降壓作用，與其他小分子聯(lián)合使用時，可誘導成纖維細胞重編程為iPSCs。肝臟類器官培養(yǎng)的過程中必須添加該物質(zhì)。推薦工作濃度：1-10μM。
abs819421	前列腺素E2	前列腺素E2(PGE2)與特異的受體結(jié)合后可介導細胞增殖、分化，在肝臟類器官和前列腺類器官培養(yǎng)時需要添加。推薦工作濃度：500nM
abs817963	乙酰半胱氨酸	抗氧化劑谷胱甘肽的前體，具有抗氧化作用，也是ROS抑制劑，抑制神經(jīng)元細胞凋亡，在大多數(shù)類器官的培養(yǎng)過程中都需要添加該物質(zhì)。推薦工作濃度：1mM。

類器官在SARS-CoV-2研究中的應用

新冠患者表現(xiàn)出的癥狀多種多樣，常見臨床癥狀為呼吸系統(tǒng)損傷，部分患者出現(xiàn)急性心衰、肝腎損傷等多器官功能衰竭^[2]。而病人尸檢結(jié)果顯示，在多種組織和器官中都檢測到了病毒基因組，如肺、腸、咽、心臟、肝臟、腎臟、大腦等^[3]。病毒如何進入人體不同組織的細胞，如何在宿主細胞內(nèi)復制，宿主與病原體之間的相互作用，這些研究需要一個能展示組織結(jié)構(gòu)組成信息及組織生理功能的模型，而源自不同組織類型的類器官已應用于SARS-CoV-2感染研究中，成為研究SARS-CoV-2感染病理生理學以及藥物評估和體外毒理學研究的良好模型（表2）。

表2 不同類型3D類器官在SARS-CoV-2中的研究

類器官類型	來源	研究內(nèi)容	參考文獻
肺	iPSCs	病毒感染AT2細胞，并誘導強烈的趨化因子響應，用于高通量抗病藥物篩選。	[4]
血管	iPSCs	病毒感染，hrsACE2顯著抑制感染。	[5]
小腸	人小腸組織	病毒感染小腸類器官中的腸上皮細胞，引起病毒響應程序。	[6]
眼	ESCs	病毒感染角膜緣，引起強烈的NF-κB響應，Ⅰ/Ⅲ型干擾素下調(diào)。	[7]
結(jié)腸	人結(jié)腸組織	病毒感染并在類器官中復制。	[8]
腦	iPSCs	病毒感染脈絡叢上皮，導致炎癥反應失調(diào)、血腦脊液屏障功能受損。	[9]
腎	ESCs	病毒感染，hrsACE2顯著抑制感染。	[10]
肝膽管	iPSCs	分別誘導分化形成肝臟類器官和膽管類器官；病毒感染引起趨化因子響應。	[11]

類器官原代培養(yǎng)操作流程

Absin類器官原代培養(yǎng)操作演示可掃二維碼觀看

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參考文獻

[1] 王婷, 范時盼, 陳曄光. 類器官:SARS-CoV-2研究新模型[J]. 中國科學:生命科學, 2023, 53(2):12.

[2] Shi R, Radulovich N, Ng C, et al. Organoid cultures as preclinical models of non-small cell lung cancer. Clin Cancer Res, 2020,26:1162-1174.

[3] Hui K P Y, Ching R H H, Chan S K H, et al. Tropism,replication competence,and innate immune responses of influenza virus:an analysis of human airway organoids and ex-vivo bronchus cultures. Lancet Respir Med,2018,6:846-854.

[4] Han Y,Duan X,Yang L,et al.Identification of SARS-CoV-2 inhibitors using lung and colonic organoids. Nature, 2021, 589:270-275.

[5] Monteil V,Kwon H,Prado P,et al.Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2.Cell,2020,181:905-913.e7.

[6] Lamers M M,Beumer J,van der Vaart J,et al.SARS-CoV-2 productively infects human gut enterocytes.Science,2020,369:50-54.

[7] Eriksen A Z, M?ller R, Makovoz B, et al.SARS-CoV-2 infects human adult donor eyes and hESC-derived ocular epithelium.Cell Stem Cell, 2021,28:1205-1220.e7.

[8] Zang R,Gomez Castro M F,McCune B T,et al.TMPRSS2 and TMPRSS4 promote SARS-CoV-2 infection of human small intestinal enterocytes.Sci Immunol,2020,5:eabc3582.

[9] Pellegrini L,Albecka A,Mallery D L,et al.SARS-CoV-2 infects the brain choroid plexus and disrupts the blood-CSF barrier in human brain organoids.Cell Stem Cell,2020,27:951-961.e5.

[10] Monteil V,Kwon H,Prado P,et al.Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2.Cell,2020,181:905-913.e7.

[11] Yang L,Han Y,Nilsson-Payant B E,et al.A human pluripotent stem cell-based platform to study SARS-CoV-2 tropism and model virus infection in human cells and organoids.Cell Stem Cell,2020,27:125-136.e7.

類器官培養(yǎng)小分子產(chǎn)品推薦：

貨號	產(chǎn)品名稱	規(guī)格	貨期
abs812864	Y-27632	5mg/10mg/50mg	現(xiàn)貨
abs810009	SB202190(FHPI)	5mg/50mg	現(xiàn)貨
abs810052	CHIR-99021(CT99021)	5mg/25mg	現(xiàn)貨
abs817694	A 83-01	5mg/10mg/25mg/50mg	現(xiàn)貨
abs814916	胃膜素(人)	1mg/5mg	現(xiàn)貨
abs816969	煙酰胺	50mg/100mg/200mg/500mg	現(xiàn)貨
abs810050	佛司可林	5mg/25mg/100mg	現(xiàn)貨
abs819421	前列腺素E2	5mg/50mg	現(xiàn)貨
abs817963	乙酰半胱氨酸	100mg/200mg/500mg/5g	現(xiàn)貨

類器官培養(yǎng)基產(chǎn)品推薦：

貨號	產(chǎn)品名稱	規(guī)格	貨期
abs9523	人腸癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9524	人胃癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	現(xiàn)貨
abs9525	人肺癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9526	人乳腺癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9527	人肝癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9528	人胰腺癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9529	人正常肝類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9530	人正常腸類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9531	人正常肺類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9532	人正常胰腺類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9533	小鼠腸癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9534	小鼠胃癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9535	小鼠肺癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9536	小鼠乳腺癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9537	小鼠肝癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9538	小鼠胰腺癌類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9539	小鼠正常肝類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9540	小鼠正常腸類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9541	小鼠正常肺類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周
abs9542	小鼠正常胰腺類器官培養(yǎng)基	100mL/500mL	1-2周

溫馨提示：absin所有產(chǎn)品僅用于科學研究，請勿藥物、家用或其他用途。