袁国勇团队发现SARS-CoV-2感染肠道细胞的直接证据-资讯-知识分子

袁国勇团队发现SARS-CoV-2感染肠道细胞的直接证据

2020/05/18
导读
SARS-CoV-2可能通过宿主肠道传播

pixabay.com


撰文 | 计永胜

责编 | 陈晓雪


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新冠肺炎(COVID-19)患者的主要临床症状表现为高热、干咳、呼吸困难和乏力等,也有少数患者会出现消化道症状,例如恶心、呕吐和腹泻。

此前,有病人的粪便样本中检测到新冠病毒(SARS-CoV-2)核酸,曾引起人们对 SARS-CoV-2 可能通过粪口途径传播的担忧。另外,SARS-CoV-2 与分离于蝙蝠的 RaTG13 的全基因组序列相似度高达96%,提示蝙蝠可能是 SARS-CoV-2 的自然宿主 [1]。研究人员也从中华菊头蝠(Rhinolophus sinicus)粪便中分离到SARS相关冠状病毒(SARSr-CoV)[2]

那么,SARS-CoV-2 到底能不能感染宿主,例如人和蝙蝠的肠道细胞呢?

2020年5月11日,香港大学李嘉诚医学院微生物学系教授袁国勇团队在《自然·医学》发表文章,证实 SARS-CoV-2 可以感染人和蝙蝠的肠类器官(intestinal organoids),进一步表明 SARS-CoV-2 可能通过宿主肠道传播 [3]
 

不同于单一细胞培养的体外实验系统,类器官(organoid)是一种基于成体干细胞的细胞培养体系,经过诱导分化后可以产生多种细胞,以模拟人体器官功能,可以简单理解为 “迷你器官”。

在该研究中,科研人员借鉴人肠类器官的培养方法,首次成功建立了拥有4种主要肠道细胞的(肠细胞、杯状细胞、潘氏细胞和肠内分泌细胞)蝙蝠肠类器官。
 

图1. 蝙蝠肠类器官的形态特点。(图源:参考文献3)


从临床样本中分离鉴定病毒是疫情防控的关键步骤。科研人员将从3名COVID-19 患者体内获得的鼻咽抽吸物与人或蝙蝠的肠类器官共培养。结果显示,肠类器官出现了明显的细胞病变反应,病毒载量也快速增加。作者认为,相比于实验室常用于病毒分离的Vero细胞,肠类器官可用于分离病毒,并且效率更高。

图2. 蝙蝠和人肠类器官可用于病毒分离。(图源:参考文献3)


研究人员还发现,在诱导分化的人肠类器官中,SARS-CoV-2 入侵宿主细胞所需的ACE2和TMPRSS2的转录和表达水平均明显提高。在蝙蝠肠类器官中也有ACE2和TMPRSS2蛋白的分布。
 

图3. ACE2和TMPRSS2蝙蝠和人肠类器官中的表达与分布。(图源:参考文献3)


关键的是,蝙蝠和人肠类器官均能够维持 SARS-CoV-2 的复制,肠细胞是SARS-CoV-2的主要靶细胞。
 

图4. 蝙蝠和人肠类器官均能够维持SARS-CoV-2复制。(箭头:被病毒感染的肠细胞;图源:参考文献3)


该研究团队还从一名68岁伴有腹泻症状的 COVID-19 患者粪便样本中分离到了 SARS-CoV-2 病毒,意味着 SARS-CoV-2 可能感染了肠道细胞。

早先中山大学研究团队曾发现在 COVID-19 患者的胃部、十二指肠和直肠腺上皮细胞中,SARS-CoV-2 核衣壳蛋白(NP)染色呈阳性 [4]。袁国勇团队的研究则为 SARS-CoV-2 感染人肠细胞并能进行复制增殖提供了直接证据,也部分解释了少数 COVID-19 患者出现消化道症状的现象。

文章最后指出,SARS-CoV-2具体是通过粪口途径直接感染肠道细胞,还是患者呼吸道感染后的继发感染,仍需要进一步确定。


参考文献

[1] Zhou, P. et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature 579, 270–273 (2020).

[2] Ge, X. Y. et al. Isolation and characterization of a bat SARS-like coronavirus that uses the ACE2 receptor. Nature 503, 535–538 (2013).

[3] Jie Zhou , Cun Li, Xiaojuan Liu. et al. Infection of bat and human intestinal organoids by SARS-CoV-2. Nature Medicine. (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-0912-6

[4] Fei Xiao, Tang M., Zheng X., Liu Ye, Li X., Hong S. Evidence for gastrointestinal infection of SARS-CoV-2. Gastroenterology 158, 1831–1833 (2020).



制版编辑 | 皮皮鱼

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病原生物学学者,业余科普文章撰稿人。
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