京都大学iPS细胞研究所（CiRA）增殖分化机构研究部门的高山和雄讲师、佐野绘美研究员和桥本里菜研究员，与大阪大学微生物病研究所的冈本彻教授和铃木达也助教等人组成的研究团队宣布，开发出了源自可有效感染新冠病毒（SARS-CoV-2）的支气管类器官新模型“BO-ALI”。通过进行气液界面培养，获得了纤毛细胞位于气层一侧的模型。经验证该模型可用来确认瑞德西韦等抗病毒药物的效果以及调查突变株的感染效率。目前研究团队正在使用该模型进行多个新药的开发研究。相关研究成果已公开在国际科学期刊《Communications Biology》5月30日号上。
人类支气管器官组织
由正常人类支气管上皮细胞分化出来的支气管类器官HE染色图像。类器官内部的空腔与支气管的管腔相对应。（供图：京都大学iPS细胞研究所 高山和雄讲师）
类器官是利用干细胞在体外试管中培养的、具有器官功能的三维结构组织，使用实验动物时存在与人体器官的差别，而类器官模型则可作为与人体无区别的实验模型使用。
研究团队此次的目标是开发一种能大规模和高精度用于COVID-19新药研究，并且如实再现人类呼吸系统的类器官。
首先，为制备作为新冠病毒初始感染部位的支气管模型，研究团队开发了利用正常的人类支气管上皮细胞培养支气管类器官“BO”的方法。“BO”是尺寸约为100～200μm的球形体，与人体支气管一样，由纤毛细胞、棒状细胞、杯状细胞和基底细胞构成。
球状“BO”即使感染新冠病毒，感染部位也仅限于外周部分。为此，研究团队将“BO”分散到单细胞中，这样病毒的感染效率就会提高。因为球状“BO”中，作为感染部位的纤毛细胞分布在内腔，病毒无法进入。
对此，研究团队利用气液界面培养法，制作了纤毛细胞露在外侧的平面模型“BO-ALI”。比较后发现，感染效率比“BO”提高了2千倍。实验发现SARS-CoV-2蛋白主要检测自纤毛细胞，而在基底细胞中则几乎没有。另外实验还确认，虽然病毒感染杀死了纤毛细胞，但存活下来的基底细胞会重新形成气管上皮细胞层，基底细胞被认为在气管上皮细胞层的重塑中具有重要作用。
此外还通过“BO-ALI”验证了COVID-19治疗药物的有效性。使卡莫司他、瑞德西韦和莫努匹韦分别作用于感染了病毒的“BO-ALI”后发现，培养上清中的病毒量显著减少。
使BO-ALI感染8种SARS-CoV-2突变株后，观察到所有变体在培养上清中的病毒基因组量都随着时间而增加的情况，由此确认可利用“BO-ALI”来分析研究突变株。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Communications Biology
论文：Cell response analysis in SARS-CoV-2 infected bronchial organoids
DOI：10.1038/s42003-022-03499-2
