来自Hans Clevers小组的研究人员与Bart Haagmans小组(Erasmus MC)合作建立了一个类器官生物库,以寻找对SARS-CoV2感染传播至关重要的基因。他们的研究发表在9月17日的《自然通讯》上,强调了类器官对冠状病毒基础研究的有用性,并强调了潜在的药物靶点。

类器官是由模仿器官功能的干细胞培育而成的微小3D结构。研究人员之前已经成功地开发了各种器官的类器官模型,包括肠道、肺、子宫,甚至蛇毒腺。类器官已被证明可用于诊断目的,预测患者的治疗反应,并解开组织和罕见细胞类型发育的秘密。

研究人员可以为特定目的增加类器官培养的复杂性。例如,他们可以将免疫细胞添加到肿瘤类器官中以研究治疗效果,或者将病原体注射到类器官中以模拟它们对细胞的影响。后一种方法最近被用于模拟人类细胞中的冠状病毒感染。关于冠状病毒以及一般病毒的一个关键问题是,它利用什么因素进入人体细胞并进行复制。这些所谓的宿主因子可能是影响病毒复制和传播的有吸引力的药物靶点。

为了更多地了解对冠状病毒的复制和传播特别重要的宿主因素,汉斯·克莱弗斯和巴特·哈格曼斯的研究小组开发了一个突变肠道类器官生物库。这意味着模拟肠道生物学的类器官在宿主因子中含有各种突变,这些突变先前被发现与冠状病毒有关。这些突变引起宿主因子活性的变化。

因此,研究人员向突变的类器官注射了SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒),以研究突变对病毒复制和传播的影响。除此之外,他们还确定了参与这一过程的基因TMPRSS2:具有无功能TMPRSS2的类器官显示出病毒复制和传播的减少。因此,该基因可能是这种冠状病毒的一个有吸引力的治疗靶点。最近已经开发出针对TMPRSS2的特异性抑制剂。

此前,研究使用动物细胞系(最重要的是非洲绿猴)来确定冠状病毒的治疗靶点。这些细胞系很容易处理,但不能完全概括作为SARS-CoV-2目标的人类细胞的生物学特性。抗疟疾药物氯喹就说明了这一点,氯喹在这些细胞系中被发现对SARS-CoV-2感染有效,但在患者的临床试验中被证明无效。这表明细胞系不能充分预测治疗方法在人类中的有效性。当使用突变的类器官代替先前使用的细胞系重复氯喹实验时,研究小组观察到没有治疗效果。换句话说,类器官的结果与临床试验的结果相似,这表明,与动物细胞系相比,类器官可能更适合于预测治疗方法对人类的有效性。

汉斯·克莱弗斯和巴特·哈格曼斯的研究小组在《自然通讯》上发表了他们的研究,强调了类器官与冠状病毒研究的相关性。此外,他们确定TMPSS2是SARS-CoV2的潜在治疗靶点。他们新开发的生物库也可以帮助筛选未来新出现的病毒,以快速确定治疗靶点。