Virulence|暨南大學羅震課題組成功構建人源腸道類器官模型助力腸道病毒感染和致病機制研究

人類腸道病毒，包括腸道病毒 71 (EV71)，可引起手足口病 (HFMD)，并可能導致嬰兒嚴重的神經系統疾病。有觀點稱人腸道類器官 (HIO) 可以作為腸道病毒感染的生理相關模型，提供對宿主細胞易感性和病毒復制動力學的關鍵見解。因此，建立腸道病毒感染的人類宿主源感染類器官模型是研究腸道病毒感染、復制和致病性的迫切需要。

2025年07月28日，暨南大學生命科學技術學院/病原微生物研究院、病毒致病及防控教育部重點實驗室羅震課題組在國際權威期刊Virulence（中科院一區Top，IF=5.4）在線發表了題為“A human intestinal organoid derived from fetal human colon cells model for studying enteroviral pathogenesis”的研究論文，該研究成功使用3D培養系統開發了基于人胎兒原代結腸細胞的高效穩定的HIO，并發現杯狀細胞是腸道病毒復制的主要腸細胞類型，強調了細胞微環境在腸道病毒感染中的重要性，為評估腸道病毒相關抗病毒藥物和模擬腸道病毒相關疾病提供了新的機會。

圖1. 人腸道類器官的培養和生成

研究組通過使用人胎兒原代結腸細胞 (FHC) 開發人腸道類器官 (HIO)。光學顯微鏡和蘇木精-伊紅 (HE)染色觀察到3D培養的FHC細胞與在2D培養條件下生長的細胞相比，細胞形態表現出顯著差異。通過qPCR法檢測表明在3D培養物中，FHC細胞的腸道轉化或分化可靠且穩定。作者進一步使用免疫熒光法檢測3D條件下培養7天和14天的FHC中人腸道標志蛋白的表達，結果表明3D培養的FHC細胞具有多種細胞類型。綜上，作者在3D培養條件下使用FHC細胞建立了人腸道類器官 (HIO)（圖1）。

圖2. EV71感染和復制在培養21天的人腸道類器官中

研究發現HIOs培養7、14和21天，均表現出完整的形態、良好的細胞狀況和腸道標記基因的典型表達。作者通過使用多色免疫熒光法測定EV71的細胞定位和復制水平（由dsRNA標記），結果表明腸道病毒優先在杯狀細胞中復制（圖2），這一結果強調了HIOs在腸道病毒靶向藥物評估中的效用，因為杯狀細胞在腸道免疫和感染動力學中發揮著至關重要的作用。

為研究2D培養和3D培養的FHC細胞之間EV71動態復制的差異，作者通過qPCR和TCID50檢測分別分析了EV71的RNA表達和子代病毒滴度，結果表明EV71在HIOs培養細胞中的相對病毒RNA水平和病毒滴度高于2D培養的FHC細胞，這表明EV71在HIOs培養中的動態復制優于2D培養。進一步研究發現，21天培養的HIOs中的柯薩奇病毒B3 (CVB3)和埃可病毒6 (ECHO6)表現出比2D培養的FHC細胞中更高的復制效率和子代病毒產量。總之，來自3D培養的HIOs可以高效支持多種腸道病毒的復制和釋放。

研究表明，人腸道類器官可以為腸道病毒感染提供相關的生理模型，支持有效的病毒復制和細胞趨向性。下一步應探究腸道病毒在腸道類器官中的長期持久性，并探索其作為治療開發平臺的潛力。此外，標準化的分化方案可以增強類器官培養系統的自動化并提高成本效益，可以促進從小規模研究到高通量藥物評估的過渡。

暨南大學生命科學技術學院2021級碩士生李成成（現為中國藥科大學博士生）為論文的第一作者，暨南大學生命科學技術學院/病原微生物研究院羅震教授為論文的唯一通訊作者，新鄉醫學院（河南醫藥大學）青年教師蘇芮博士為該論文提供大量的支持。本研究得到國家自然科學基金項目的資助。