用于SARS-CoV-2研究的新型人类多能干细胞模型

流感病毒

COVID-19大流行已持续数月,但我们对SARS-CoV-2病毒的了解仍然有限,也没有有效的治疗方法或疫苗。科学家试图了解SARS-CoV-2病毒的一个主要障碍是缺乏适当的细胞模型。迄今为止发表的大多数研究都是基于癌细胞系或动物模型,这些细胞被设计成表达人类SARS病毒的进入受体- ace2。然而,使用这些模型来研究人类病毒感染存在许多局限性:

  1. 动物细胞的生物学与人类细胞不同,可能无法捕获发生在人类身上的病毒感染的关键方面。
  2. 用于病毒研究的常见癌细胞株只有一种细胞类型,而大多数人体器官和组织含有多种表达ACE2的细胞类型。
  3. 大多数人类癌细胞株携带肿瘤相关突变,如p53,它可能影响病毒复制,因此在非肿瘤细胞中不反映病毒生物学。
  4. 一些癌细胞系的免疫反应基因发生突变,因此可能无法捕获在人体中发生的抗病毒反应。

由于目前病毒研究模型的局限性,迫切需要能够真实反映人体组织生物学的人体细胞模型。威尔康奈尔医学院的研究人员可能已经找到了解决办法。他们的最近的刊物细胞干细胞介绍了来自人类多能干细胞的多细胞和类器官模型,可作为模型来研究SARS-CoV-2病毒感染和反应。

作者首先将人类多能干细胞分化为八种不同的细胞类型。他们发现,ACE2在许多细胞类型中广泛表达,包括胰腺细胞、肝脏类器官和心肌细胞。正如预期的那样,那些表达ace2的细胞也可能被SARS-CoV-2假病毒(一种更安全、更可追踪的真实SARS-CoV-2的工程版本)感染。然而,一些表达ACE2的细胞(如内皮细胞、巨噬细胞和皮质神经元)不允许SARS-CoV-2假病毒感染,这表明可能除了ACE2之外还有其他因素参与了病毒的进入。

在各种分化的细胞类型中,胰腺细胞和肝类器官尤其值得关注,因为COVID-19与糖尿病密切相关。研究表明,COVID-19 2型糖尿病患者的死亡率高于非糖尿病患者。此外,有证据表明,COVID-19可能诱发新发糖尿病。这提示SARS-CoV-2可以进入并感染胰腺和肝细胞,而胰腺和肝细胞是控制胰岛素和血糖水平的主要器官。

研究人员发现,SARS-CoV-2确实可以感染hpv来源的胰腺和肝脏类器官。感染还会刺激某些趋化因子的产生,已知这些趋化因子会引发致命的自身免疫反应。在类器官中检测到的趋化因子的增加与在COVID-19患者的尸检样本中看到的相似。

本研究表明,hpv来源的细胞和类器官可以再现成人SARS-CoV-2感染的生物学过程。有希望这个新的模型平台可以用于筛选和评估抗病毒药物。

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Johanna是Promega的科学作家。她在贝勒医学院获得了生物医学博士学位。在加入Promega之前,她做了五年的自由撰稿人和全职妈妈。约翰娜来自台湾,她相信台湾菜是世界上最好的。她喜欢做瑜伽,旅行和花时间和她的两个孩子在一起。

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