北京基尔比生物介绍类器官技术与基孔肯雅热等急性传染病的研究

类器官技术作为一种新兴的生物医学研究工具，近年来在传染病研究中展现出巨大的潜力。

类 器 官 是通过多能干细胞或成体干细胞在体外培养形成的三维结构，能够模拟人体器官的结构和功能，为研究病毒、细菌等病原体与宿主细胞的相互作用提供了新的模型。这种技术不仅能够更准确地反映体内条件，还能用于药物筛选、疾病建模和个性化治疗研究。

(一)在急性传染病的研究中，类器官技术已被广泛应用于多种病毒的感染研究。例如的研究中，肺类器官被用于模拟SARS-CoV-2感染，以研究病毒对肺部组织的影响，并评估潜在的治疗方法。

以下是对论文《Adult Stem Cell-derived Complete Lung Organoid Models Emulate Lung Disease in 》的梳理，分类并整理相关步骤：

1. 人肺组织样本获取

2. 成人肺类器官（ALO）的分离与培养

2.1 组织消化

1）用含4×青霉素-链霉素的PBS冲洗组织。

2）剪碎后加入2 mg/mL Collagenase I，37℃孵育1小时，每10分钟吹打一次。

3） 通过100 μm滤网过滤，离心（200×g）。

4）红细胞裂解液（Invitrogen）处理5分钟，再次离心。

2.2 类器官培养

- 基质：Matrigel（Corning 354234）中悬浮细胞，37℃聚合10分钟。

- 培养基：肺类器官扩增培养基（50% L-WRN条件培养基+FGF7/10+ROCK抑制剂+TGF-β抑制剂）。

- 传代：每7-10天用TrypLE解离，按1:5比例传代（P3-P8用于实验）。

3. 2D单层模型构建

3.1 类器官解离为单层

1）类器官用PBS/EDTA收集，TrypLE解离为单细胞。

2） 接种到Matrigel包被的Transwell（6.5 mm，0.4 μm孔径）。

3） 培养基：PneumaCult-Ex Plus（StemCell），每24小时换液。

3.2 气-液界面（ALI）模型

1） 类器官单细胞接种到Transwell，培养至汇合（4天）。

2）移除顶端培养基，基底侧换为ALI维持培养基（StemCell）。

3）培养21天，每2天换液，顶端PBS清洗黏液（每5-7天）。

4）TEER检测：用电阻仪（Millicell）验证屏障完整性。

4. 细胞类型验证

4.1 qPCR标记物

AT1：AQP5、PDPN、P2RX4。

AT2：SFTPC、SFTPB、ABCA3、LAMP3。

基底细胞：ITGA6、KRT5。

纤毛细胞：FOXJ1、ACTG2。

Club细胞：SCGB1A1、SCGB3A2。

4.2 免疫荧光

固定：4% PFA或甲醇。

通透/封闭：0.1% Triton X-100+2% BSA。

一抗：ACE2、SFTPC、KRT5（见Key Resource Table）。

二抗：Alexa Fluor 488/594。

共聚焦显微镜成像。

5. SARS-CoV-2感染实验

- 毒株：USA-WA1/2020（BEI Resources NR-52281）。

- 感染步骤：

1） 单层细胞用PBS洗涤，加入1×10⁵ PFU病毒（DMEM）。

2） 34℃孵育24-96小时。

3） 病毒检测：

- qPCR：TaqMan探针检测E基因

- 免疫荧光：抗SARS-CoV-2核衣壳蛋白抗体（Sino Biological 40143-MM05）。

6. RNA测序与数据分析

7. 临床样本验证

8. 关键对照实验（模型对比）

- ALI模型vs submerged模型：前者模拟近端气道（纤毛/杯状细胞），后者模拟远端肺泡（AT2→AT1分化）。

- hiPSC-AT2模型：验证AT2细胞单独无法诱导过激免疫反应。

（二）类器官模型也被用于研究呼吸道感染、胃肠道感染和神经元感染等疾病。

通过类器官模型，研究人员可以观察病毒如何进入细胞、复制和传播，以及宿主免疫系统如何响应感染。

（三）类器官技术在急性传染病研究中的应用还包括对病原体与宿主细胞之间相互作用的深入理解。例如，研究表明，幽门螺杆菌感染胃类器官可以模拟感染过程，帮助研究药物作用机制。

类似地，类器官模型也被用于研究其他病原体，如诺如病毒在肠道类器官中的复制。这些研究为开发针对特定病原体的预防和治疗策略提供了重要的实验基础。

（四）展望

在基孔肯雅热等急性传染病的研究中，类器官技术同样具有重要的应用价值。基孔肯雅热是由伊蚊传播的病毒性疾病，其研究需要能够模拟人类感染过程的模型。

类器官技术可以通过模拟人类呼吸道或血液中的细胞环境，研究病毒的侵袭机制和宿主反应。此外，类器官模型还可以用于测试抗病物的效果，为开发新的治疗方法提供依据。

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