近(jin)日(ri)，大(da)連(lian)化物(wu)所(suo)秦(qin)建(jian)華(hua)研究(jiu)員(yuan)團隊與中科院昆明動(dong)物研(yan)究(jiu)所(suo)鄭永唐研(yan)究(jiu)員(yuan)團隊合作，建(jian)立(li)了(le)壹種(zhong)仿(fang)生腸(chang)芯(xin)片(pian)感染模型，研(yan)究(jiu)探(tan)索(suo)了(le)新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)感染導致(zhi)的(de)腸(chang)屏(ping)障損(sun)傷(shang)、腸粘液(ye)細胞分布(bu)異常等(deng)壹(yi)系列病(bing)理(li)改變(bian)，為(wei)新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)致病(bing)機理(li)、傳播途(tu)徑研(yan)究(jiu)和快速藥物評(ping)價(jia)等(deng)提供了(le)新(xin)的(de)思(si)路(lu)和方法(fa)。
   新(xin)型(xing)冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒(du)（SARS-CoV-2）感染已導致全(quan)球(qiu)大(da)流(liu)行(xing)，構(gou)成(cheng)重(zhong)大(da)公共衛生危(wei)機，嚴重(zhong)威(wei)脅(xie)人(ren)類(lei)健(jian)康(kang)。臨床發(fa)現(xian)，新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)感染病(bing)人(ren)主(zhu)要(yao)以(yi)呼吸(xi)道癥狀為(wei)主(zhu)，但(dan)仍(reng)有(you)20%到(dao)50%的(de)患(huan)者(zhe)具(ju)有明顯的胃腸道癥狀，包括腹(fu)痛、腹(fu)瀉、便血，甚至腸(chang)道穿孔等(deng)。另(ling)有(you)報道在COVID-19患者(zhe)的(de)糞(fen)便(bian)樣(yang)本(ben)中(zhong)可發現病(bing)毒(du)RNA，提示(shi)腸道有可能是新(xin)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)已有基(ji)於(yu)細胞和動(dong)物水(shui)平(ping)的感(gan)染(ran)模型，但(dan)針(zhen)對新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)誘(you)發(fa)腸道感染的研(yan)究(jiu)並(bing)不多，感染(ran)機制仍(reng)不清楚。特(te)別是現有(you)研(yan)究(jiu)模型仍(reng)然存(cun)在壹(yi)定(ding)局限，尚難(nan)以(yi)反(fan)映人(ren)體(ti)腸(chang)道組織界面、多細胞組成(cheng)及(ji)粘液(ye)分泌(mi)等(deng)器(qi)官(guan)特(te)異性(xing)關(guan)鍵(jian)特(te)征。
   人體(ti)內(nei)腸(chang)道具(ju)有消化、吸(xi)收和分泌(mi)等(deng)功(gong)能，也是人體(ti)最(zui)大(da)的(de)免疫器(qi)官(guan)。腸道組織包含(han)復雜(za)的多細胞成(cheng)分(fen)、腸(chang)絨毛結(jie)構(gou)、粘膜(mo)和微生物(wu)菌(jun)群等(deng)，其(qi)中腸(chang)上(shang)皮(pi)組織屏(ping)障對於(yu)維持宿主(zhu)—微(wei)生物(wu)穩(wen)態和抵禦外界(jie)病(bing)原體感染至關(guan)重(zhong)要(yao)。本(ben)工(gong)作(zuo)從(cong)人(ren)體(ti)腸(chang)道結構(gou)和功能特(te)點出(chu)發(fa)，仿生建(jian)立(li)了(le)壹種(zhong)多層設計的可(ke)灌(guan)註腸(chang)芯片(pian)裝置，模擬包含(han)多種(zhong)人(ren)源(yuan)腸細胞、組織界面、3D細胞基(ji)質和機械流體等(deng)復雜(za)因素(su)的(de)腸(chang)組織微環(huan)境。實(shi)驗中(zhong)，研(yan)究(jiu)者(zhe)通過在(zai)多層腸芯(xin)片(pian)裝置上(shang)下側腔室內(nei)進行(xing)人(ren)腸上(shang)皮(pi)細胞、黏(nian)液(ye)分泌(mi)細胞、人臍(qi)靜脈(mai)血管(guan)內(nei)皮(pi)細胞和人免(mian)疫細胞的3D動(dong)態共(gong)培(pei)養(yang)，可形(xing)成(cheng)具(ju)有人(ren)腸上(shang)皮(pi)—血管(guan)內(nei)皮(pi)界面特(te)征的腸(chang)組織屏(ping)障，並呈現典(dian)型的(de)腸(chang)絨毛結(jie)構(gou)、粘液(ye)分泌(mi)和屏(ping)障完整性(xing)等(deng)功(gong)能。
   利(li)用(yong)該芯(xin)片(pian)裝置，研(yan)究(jiu)者(zhe)在(zai)中科院昆明動(dong)物所(suo)BSL-3實(shi)驗室(shi)內(nei)開展新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)感染研究(jiu)。當(dang)腸芯片(pian)裝置暴露於(yu)新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)後，在人腸(chang)上(shang)皮(pi)細胞內(nei)可(ke)見(jian)大(da)量(liang)病(bing)毒(du)復制，同時出(chu)現(xian)絨毛破壞，粘液(ye)分泌(mi)細胞分布(bu)異常，鈣(gai)粘蛋(dan)白(bai)表(biao)達水(shui)平(ping)降(jiang)低(di)等(deng)多種(zhong)腸(chang)組(zu)織屏(ping)障損(sun)傷(shang)改變(bian)。此(ci)外(wai)，病(bing)毒(du)感染還可(ke)導(dao)致(zhi)血管(guan)內(nei)皮(pi)細胞損(sun)傷(shang)，細胞數量(liang)明顯減少以(yi)及(ji)細胞間(jian)連(lian)接蛋(dan)白(bai)（VE-cadherin）表(biao)達降(jiang)低(di)等(deng)改變(bian)。轉(zhuan)錄組(zu)分析(xi)發(fa)現(xian)，病(bing)毒(du)感染可誘(you)發(fa)人腸上(shang)皮(pi)細胞和血管(guan)內(nei)皮(pi)細胞出(chu)現(xian)異常響(xiang)應，包括免(mian)疫(yi)反應(ying)相關(guan)信(xin)號通路(lu)（如TNF和NF-kappa B）激活、促炎(yan)細胞因子(zi)和趨化(hua)因子(zi)相(xiang)關(guan)基(ji)因（如TNF，IL-6和CXCL10）表(biao)達升(sheng)高(gao)等(deng)壹(yi)系列變化(hua)。
   本工(gong)作(zuo)中(zhong)，研究(jiu)者(zhe)首次嘗(chang)試利(li)用(yong)微流(liu)控(kong)仿(fang)生腸(chang)芯(xin)片(pian)裝置探(tan)究(jiu)新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)誘(you)發(fa)的腸道感染，發現(xian)新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)可導致人(ren)腸(chang)組(zu)織屏(ping)障功能障礙，內(nei)皮(pi)細胞損(sun)傷(shang)和炎(yan)癥反應(ying)等(deng)壹(yi)系列病(bing)理(li)過(guo)程。這種(zhong)腸(chang)芯(xin)片(pian)感染模型可(ke)在(zai)壹(yi)定(ding)程度(du)上(shang)反映基(ji)於(yu)組織水平(ping)的腸(chang)器(qi)官(guan)生理(li)特(te)點以(yi)及(ji)對新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)的病(bing)理(li)響(xiang)應，並(bing)具(ju)有建(jian)模周(zhou)期(qi)短、耗費低(di)和易於(yu)動(dong)態觀測(ce)等(deng)優(you)勢。後(hou)續(xu)工(gong)作(zuo)可(ke)進壹(yi)步(bu)結合人體(ti)多種(zhong)腸(chang)道免疫細胞和腸道微生物(wu)等(deng)因(yin)素(su)，在(zai)芯(xin)片(pian)上(shang)建(jian)立(li)更加復雜(za)的腸(chang)道免疫微環(huan)境，對於(yu)深入研究(jiu)腸(chang)道病(bing)原體與宿主(zhu)間(jian)相(xiang)互作用(yong)以(yi)及(ji)病(bing)毒(du)傳播途(tu)徑等(deng)具(ju)有重(zhong)要(yao)意(yi)義。
   該(gai)工(gong)作(zuo)於(yu)近日(ri)發(fa)表(biao)在《科學通報》（Science Bulletin）上(shang)。