仿生腸芯片感染模型被建立 助力探明新冠病毒感染損傷人體腸道組織機制

記者24日從中科院昆明動物研究所獲悉，該所鄭永唐團隊中科院大連化學物理研究所秦建華團隊合作，建立了一種仿生腸芯片感染模型，為新冠病毒致病機理、傳播途徑研究和快速藥物評價等提供了新的思路和方法。研究成果發表在著名國際期刊《科學通報》上。

人體內腸道具有消化、吸收和分泌等功能，也是人體最大的免疫器官。新冠病毒感染病人主要以呼吸道癥狀為主，但仍有20%～50%的患者具有明顯胃腸道癥狀，包括腹痛、腹瀉、便血，甚至腸道穿孔等。在新冠肺炎患者的糞便樣本中，還可發現病毒RNA，這意味著腸道有可能是新冠病毒攻擊的另一主要靶器官。但此前，鮮有針對新冠病毒誘發腸道感染的研究，感染機制也不清楚。

研究團隊從人體腸道結構和功能特點出發，仿生建立了一種多層設計的可灌注腸芯片裝置，模擬包含多種人源腸細胞、組織界面、3D細胞基質和機械流體等復雜因素的腸組織微環境。在昆明動物研究所BSL-3實驗室，他們利用這組裝置開展了相關研究。

研究發現，當腸芯片裝置暴露于新冠病毒后，在人腸上皮細胞內可見大量病毒復制，同時出現絨毛破壞，粘液分泌細胞分布異常，鈣粘蛋白表達水平降低等多種腸組織屏障損傷改變。此外，病毒感染還可導致血管內皮細胞損傷，細胞數量明顯減少以及細胞間連接蛋白表達降低等改變。此外，病毒感染可誘發人腸上皮細胞和血管內皮細胞異常響應。

研究團隊還首次嘗試利用微流控仿生腸芯片裝置，探究新冠病毒誘發的腸道感染，發現新冠病毒可導致人腸組織屏障功能障礙、內皮細胞損傷和炎癥反應等一系列病理過程，反映了基于組織水平的腸器官生理特點，以及對新冠病毒的病理響應。整套裝置具有建模周期短、耗費低和易于動態觀測等優勢。

“下一步還可結合人體多種腸道免疫細胞和腸道微生物等因素，在芯片上建立更加復雜的腸道免疫微環境，這對深入研究腸道病原體與宿主間相互作用，以及病毒傳播途徑等具有重要意義。”鄭永唐研究員說。(趙漢斌)