近(jin)日，大連(lian)化物所秦建(jian)華(hua)研究員(yuan)團(tuan)隊(dui)與中科院(yuan)昆明動(dong)物研(yan)究(jiu)所鄭(zheng)永(yong)唐(tang)研(yan)究員(yuan)團(tuan)隊(dui)合作，建立(li)了(le)壹(yi)種仿生(sheng)腸芯(xin)片感(gan)染(ran)模型，研(yan)究探(tan)索了(le)新冠(guan)病(bing)毒(du)感(gan)染(ran)導致(zhi)的腸屏(ping)障損傷、腸(chang)粘(zhan)液細胞分布異(yi)常等壹(yi)系列(lie)病(bing)理改(gai)變(bian)，為(wei)新冠(guan)病(bing)毒(du)致(zhi)病(bing)機(ji)理(li)、傳播途徑研(yan)究和(he)快速藥物評(ping)價(jia)等(deng)提(ti)供了新的(de)思(si)路(lu)和(he)方(fang)法。
   新型冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒(du)（SARS-CoV-2）感(gan)染(ran)已(yi)導致(zhi)全球(qiu)大流(liu)行，構成(cheng)重(zhong)大公(gong)共(gong)衛(wei)生(sheng)危機(ji)，嚴重(zhong)威(wei)脅(xie)人(ren)類(lei)健康(kang)。臨床(chuang)發現(xian)，新冠(guan)病(bing)毒(du)感(gan)染(ran)病(bing)人主(zhu)要(yao)以呼(hu)吸(xi)道癥(zheng)狀為(wei)主(zhu)，但仍有(you)20%到50%的患(huan)者具(ju)有明顯(xian)的(de)胃腸道(dao)癥(zheng)狀，包(bao)括腹痛、腹瀉、便(bian)血，甚至(zhi)腸(chang)道(dao)穿(chuan)孔等(deng)。另有報(bao)道在(zai)COVID-19患者(zhe)的(de)糞(fen)便(bian)樣(yang)本中可(ke)發現病(bing)毒(du)RNA，提(ti)示(shi)腸道(dao)有可(ke)能是新冠(guan)病(bing)毒(du)攻(gong)擊的(de)另(ling)壹(yi)個主(zhu)要(yao)靶(ba)器(qi)官(guan)。盡(jin)管(guan)已(yi)有基於細胞和動(dong)物水平(ping)的感(gan)染(ran)模型，但針(zhen)對(dui)新冠(guan)病(bing)毒(du)誘(you)發(fa)腸道(dao)感(gan)染(ran)的(de)研(yan)究並不(bu)多(duo)，感染(ran)機(ji)制仍不(bu)清(qing)楚(chu)。特(te)別是現(xian)有(you)研(yan)究(jiu)模型仍然(ran)存(cun)在(zai)壹(yi)定局(ju)限(xian)，尚(shang)難以(yi)反(fan)映人體(ti)腸(chang)道(dao)組(zu)織界(jie)面、多(duo)細胞(bao)組(zu)成(cheng)及(ji)粘(zhan)液分泌等器官(guan)特(te)異(yi)性(xing)關鍵(jian)特(te)征(zheng)。
   人(ren)體(ti)內(nei)腸(chang)道(dao)具(ju)有消化、吸(xi)收和(he)分泌(mi)等功能，也是人(ren)體(ti)最(zui)大的免疫(yi)器(qi)官(guan)。腸(chang)道組(zu)織包(bao)含復雜的(de)多(duo)細胞(bao)成(cheng)分、腸(chang)絨毛結構、粘膜(mo)和微(wei)生(sheng)物菌(jun)群(qun)等，其中腸上(shang)皮組(zu)織屏障(zhang)對(dui)於維(wei)持宿主(zhu)—微(wei)生(sheng)物穩態(tai)和(he)抵(di)禦(yu)外界(jie)病(bing)原(yuan)體(ti)感(gan)染(ran)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。本工作從人(ren)體(ti)腸(chang)道(dao)結構和功能特(te)點(dian)出(chu)發，仿生(sheng)建立了壹(yi)種多(duo)層(ceng)設(she)計的可(ke)灌註腸芯(xin)片裝置，模擬(ni)包(bao)含多(duo)種人(ren)源腸細胞(bao)、組(zu)織界(jie)面、3D細(xi)胞基質和機(ji)械流體(ti)等(deng)復雜因(yin)素(su)的(de)腸組(zu)織微(wei)環(huan)境(jing)。實(shi)驗中，研究(jiu)者通(tong)過在(zai)多(duo)層(ceng)腸(chang)芯(xin)片裝置上(shang)下(xia)側腔(qiang)室(shi)內(nei)進(jin)行(xing)人(ren)腸(chang)上(shang)皮細胞(bao)、黏(nian)液分泌細胞、人臍(qi)靜脈(mai)血(xue)管(guan)內(nei)皮細胞(bao)和人(ren)免疫(yi)細(xi)胞(bao)的(de)3D動態共(gong)培養，可(ke)形成(cheng)具(ju)有人腸上(shang)皮—血管(guan)內(nei)皮界(jie)面特(te)征的腸組(zu)織屏障(zhang)，並(bing)呈(cheng)現典型的(de)腸絨毛結構、粘液分泌和屏障完(wan)整(zheng)性(xing)等(deng)功能。
   利(li)用(yong)該芯(xin)片裝置，研究者(zhe)在(zai)中科院(yuan)昆明動(dong)物所BSL-3實(shi)驗室(shi)內(nei)開展(zhan)新冠(guan)病(bing)毒(du)感(gan)染(ran)研(yan)究(jiu)。當腸芯(xin)片裝置暴露於新冠(guan)病(bing)毒(du)後(hou)，在(zai)人腸(chang)上(shang)皮細胞(bao)內(nei)可(ke)見大量病(bing)毒(du)復制，同時(shi)出(chu)現絨毛破壞，粘液分泌細胞分布異(yi)常，鈣(gai)粘蛋(dan)白(bai)表達水平(ping)降低(di)等(deng)多(duo)種腸(chang)組(zu)織屏障(zhang)損傷改(gai)變(bian)。此外，病(bing)毒(du)感(gan)染(ran)還(hai)可(ke)導致(zhi)血管(guan)內(nei)皮細胞(bao)損傷，細(xi)胞(bao)數(shu)量明顯(xian)減(jian)少(shao)以及(ji)細(xi)胞間(jian)連接(jie)蛋白(bai)（VE-cadherin）表達(da)降低等(deng)改變。轉(zhuan)錄組(zu)分(fen)析(xi)發(fa)現(xian)，病(bing)毒(du)感(gan)染(ran)可(ke)誘(you)發(fa)人腸(chang)上(shang)皮細胞(bao)和血(xue)管(guan)內(nei)皮細胞(bao)出(chu)現異(yi)常響應(ying)，包(bao)括免疫(yi)反(fan)應相關(guan)信(xin)號通(tong)路(lu)（如(ru)TNF和(he)NF-kappa B）激(ji)活、促(cu)炎(yan)細(xi)胞因(yin)子(zi)和趨(qu)化因(yin)子(zi)相關(guan)基(ji)因(yin)（如(ru)TNF，IL-6和(he)CXCL10）表達升高(gao)等(deng)壹(yi)系列(lie)變(bian)化。
   本(ben)工作中，研究(jiu)者首次嘗(chang)試(shi)利(li)用(yong)微(wei)流(liu)控(kong)仿生(sheng)腸芯(xin)片裝置探(tan)究(jiu)新冠(guan)病(bing)毒(du)誘(you)發(fa)的腸(chang)道(dao)感染(ran)，發(fa)現(xian)新冠(guan)病(bing)毒(du)可(ke)導致(zhi)人腸組(zu)織屏障(zhang)功能障(zhang)礙，內(nei)皮細胞(bao)損傷和(he)炎(yan)癥(zheng)反(fan)應等(deng)壹(yi)系列(lie)病(bing)理過程(cheng)。這(zhe)種腸芯(xin)片感(gan)染(ran)模型可(ke)在(zai)壹(yi)定程(cheng)度上(shang)反(fan)映基於組(zu)織水平(ping)的腸(chang)器(qi)官(guan)生(sheng)理特點(dian)以(yi)及(ji)對(dui)新冠(guan)病(bing)毒(du)的(de)病(bing)理響(xiang)應(ying)，並(bing)具(ju)有建模周期(qi)短(duan)、耗(hao)費低(di)和易於動(dong)態觀測等優(you)勢。後續(xu)工作可(ke)進壹(yi)步結合人(ren)體(ti)多(duo)種腸(chang)道免疫(yi)細(xi)胞(bao)和(he)腸道微(wei)生(sheng)物等(deng)因(yin)素(su)，在(zai)芯(xin)片上(shang)建立(li)更加(jia)復雜的(de)腸道(dao)免疫(yi)微(wei)環(huan)境(jing)，對(dui)於深(shen)入研(yan)究腸道病(bing)原(yuan)體(ti)與宿(xiu)主(zhu)間(jian)相互(hu)作用(yong)以(yi)及(ji)病(bing)毒(du)傳播途徑等(deng)具(ju)有重(zhong)要(yao)意義(yi)。
   該工作於近(jin)日發表(biao)在(zai)《科學通報》（Science Bulletin）上(shang)。