物理科技生物学-PHYICA

实验室培育的肠道“器官样”研究蝙蝠为什么与病毒共存但不生病

医学研究 2022-10-08 21:52:08

鲁塞特蝙蝠的肠道器官

信用:高桥努奥马苏 试图解释为什么蝙蝠可以一次感染多种病毒而不屈服于诸如新冠肺炎之类的疾病的实验——这种知识将有助于我们减少传染病对人类的威胁——直到现在还在纠结这样一个事实:活的野生蝙蝠是拙劣的研究对象

为了克服这个障碍,研究人员第一次培育出了能在体外繁殖肠道的蝙蝠“器官”

10月5日,一篇描述蝙蝠类器官生长技术的论文发表在《国际分子科学杂志》上

蝙蝠是大量人类病原体的自然来源(或者,用流行病学术语来说,是“蓄水池”——病原体存活而不致病的宿主)

其中包括导致许多疾病的病毒,如埃博拉病毒、马尔堡病毒、尼帕病毒、亨德拉病毒、非典病毒、MERS病毒和新冠肺炎病毒

事实上,一只蝙蝠可以在不生病的情况下感染这些病毒

为什么蝙蝠能与如此多的病毒共存而不生病,这仍然是病毒学及其邻近学科的一大谜团

正在进行的新冠肺炎·疫情使解开这个谜变得更加紧迫

然而蝙蝠是野生动物,不是驯养的实验动物

对蝙蝠进行可重复的研究要比对更常见的实验动物如老鼠或猪进行可重复的研究困难得多

因此,大多数实验必须在取自蝙蝠的细胞系上进行,而不是在蝙蝠本身或蝙蝠器官上进行

“如果这种实验上的障碍能够被克服,病毒和蝙蝠的关系就能被理解,从而减少人类的疾病和死亡

该论文的作者之一、东京农业技术大学传染病流行病学和预防研究中心的副教授高桥努·奥玛苏说

因此,研究人员开发了一种蝙蝠器官,可以用于这样的实验

器官样细胞是一种三维组织构建体,由干细胞“体外”(在培养皿或其他实验室设备中)生长而成,并模仿活体动物的器官

在这种情况下,他们从狐蝠的肠道细胞中培养出器官样细胞,狐蝠是狐蝠大属中的一个物种,也被称为狐蝠

他们选择了鲁塞特蝙蝠,一种巨型蝙蝠或果蝠,因为它们被认为是病毒家族的天然宿主,包括埃博拉病毒和马尔堡病毒

之所以选择这种特殊的柔丝蝠,也是因为在之前的研究中,另一种柔丝蝠,柔丝蝠,表现出短暂但不强烈的感染,这种感染来自导致新冠肺炎的新型冠状病毒病毒的实验性接种,而来自柔丝蝠肠道的细胞系根本没有被感染

东南亚和澳大利亚的几种狐蝠也被发现是翼龙正呼肠孤病毒(PRV)的宿主,该病毒已导致人类呼吸道疾病

研究人员首先要找到蝙蝠肠细胞生长的最佳培养基

他们通过尝试用九种不同的生长补充剂(营养物质和其他促进细胞增殖的分子)来培养类器官

七天之后,九个中有三个达到了显著更高的细胞生长和增殖率

此外,用这三种补充剂生长的rousette bat肠道类器官寿命长,能够保持长达10代的活跃增殖(由以前的类器官组成的分离细胞的类器官重建达10倍)

长期冷冻保存(本质上是冷冻的)的类器官一旦解冻也能正常生长

为了证实该类器官模仿蝙蝠肠道的上皮(外部)组织——蝙蝠器官中最先遇到病毒颗粒的部分,因此具有特殊的科学意义——研究人员使用了两种技术

首先,他们使用透射电子显微镜来研究类器官的细胞解剖学(组织学)

其次,他们使用免疫荧光染色——一种用于检测和可视化生物样本中分子的常见方法——来寻找表明所研究的组织来自蝙蝠肠道的分子标记

这两种技术结合在一起告诉研究人员,这些器官确实在重现rousette bat肠道组织的典型细胞成分

还进行了使用有机类研究病毒关系的初步试验

在实验接种中,它们对PRV病毒敏感,但对新型冠状病毒病毒不敏感

首次成功制造蝙蝠器官后,研究人员现在想用其他飞狐器官如肺、肝和肾重复他们的把戏

然后,研究人员会用高致病性病毒感染这群蝙蝠的“内部”,详细分析它们的基因表达(打开和关闭基因),以便能够阐明蝙蝠为什么能够在不生病的情况下宿主这些病原体的机制

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