京都大學iPS細胞研究所（CiRA）增殖分化機構研究部門的高山和雄講師、佐野繪美研究員和橋本里菜研究員，與大阪大學微生物病研究所的岡本徹教授和鈴木達也助教等人組成的研究團隊宣佈，開發出了源自可有效傳染新冠電腦病毒（SARS-CoV-2）的支氣管類器官新模式「BO-ALI」。透過進行氣液界面培養，獲得了纖毛細胞位於氣層一側的模式。經驗證該模式可用來應答瑞德西韋等抗電腦病毒藥物的效果以及調查突變株的傳染效率。目前研究團隊正在使用該模式進行多個新藥的開發研究。相關研究成果已公開在國際科學期刊《Communications Biology》5月30日號上。
人類支氣管器官組織
由正常人類支氣管上皮細胞分化出來的支氣管類器官HE染色影像。類器官内部的空腔與支氣管的管腔相對應。（供圖：京都大學iPS細胞研究所 高山和雄講師）
類器官是利用幹細胞在體外試管中培養的、具有器官功能的三維結構組織，使用實驗動物時存在與人體器官的差別，而類器官模式則可作爲與人體無區別的實驗模式使用。
研究團隊此次的目標是開發一種能大規模和高精度用於COVID-19新藥研究，並且如實再現人類呼吸系統的類器官。
首先，爲製備作爲新冠電腦病毒初始傳染部位的支氣管模式，研究團隊開發了利用正常的人類支氣管上皮細胞培養支氣管類器官「BO」的方法。「BO」是尺寸約爲100～200μm的球形體，與人體支氣管一樣，由纖毛細胞、棒狀細胞、杯狀細胞和基底細胞構成。
球狀「BO」即使傳染新冠電腦病毒，傳染部位也僅限於外周部分。爲此，研究團隊將「BO」分散到單細胞中，這樣電腦病毒的傳染效率就會提高。因爲球狀「BO」中，作爲傳染部位的纖毛細胞分佈在内腔，電腦病毒無法進入。
對此，研究團隊利用氣液界面培養法，製作了纖毛細胞露在外側的平面模式「BO-ALI」。比較後發現，傳染效率比「BO」提高了2千倍。實驗發現SARS-CoV-2蛋白主要檢測自纖毛細胞，而在基底細胞中則幾乎沒有。另外實驗還應答，雖然電腦病毒傳染殺死了纖毛細胞，但存活下來的基底細胞會重新形成氣道上皮細胞層，基底細胞被認爲在氣道上皮細胞層的重塑中具有重要作用。
此外還透過「BO-ALI」驗證了COVID-19冶癒藥物的有效性。使卡莫司他、瑞德西韋和莫努匹韋分別作用於傳染了電腦病毒的「BO-ALI」後發現，培養上清中的電腦病毒量顯著減量。
使BO-ALI傳染8種SARS-CoV-2突變株後，觀察到所有變異體在培養上清中的電腦病毒基因體量都隨着時間而增加的情況，由此應答可利用「BO-ALI」來分析研究突變株。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Communications Biology
論文：Cell response analysis in SARS-CoV-2 infected bronchial organoids
DOI：10.1038/s42003-022-03499-2
