Science丨蝙蝠类器官模型揭秘人畜共患病病毒传播机制，为疫情防控提供新利器

撰文丨Enigma

蝙蝠作为众多人畜共患病病毒的天然宿主，一直以来都是科学界关注的焦点。 从 SARS 、 MERS 到 COVID-19 ，这些威胁人类健康的病毒都与蝙蝠有着千丝万缕的联系。然而，由于缺乏合适的模型系统，全面探索蝙蝠与病原体之间的相互作用以及评估病毒溢出风险的研究受到了极大的限制。

2025 年 5 月 15 日，来自韩国基础科学研究所等机构的研究团队在 Science 杂志上发表了题为 Diverse bat organoids providepathophysiological models forzoonotie viruses 的重要研究成果。他们 开发了一种多物种、多器官的蝙蝠类器官模型，为研究人畜共患病病毒提供了全新的平台 。这一成果有望在病毒监测、抗病毒药物研发等领域发挥重要作用，为人类防控传染病提供新的思路和工具。

蝙蝠是名副其实的 “ 病毒库 ” ，它们携带了多种对人类极具威胁的病毒。世界卫生组织将人畜共患病定义为任何能够自然地从脊椎动物传播给人类的疾病。历史上，许多大流行病，如黑死病、西班牙流感、香港流感和 COVID-19 ，都源于人畜共患病病原体。据估计，人类中约 75% 的新的或新兴传染病起源于人畜共患病。

随着气候变化和人类对野生动物栖息地的侵占，蝙蝠与人类之间的自然生态屏障正在逐渐消失，病毒溢出的风险日益增加。然而，当前研究蝙蝠携带病毒的生理模型非常有限。大多数通过宏基因组学研究发现的蝙蝠病毒尚未被分离出来，主要原因是缺乏合适的蝙蝠模型系统来培养这些病毒。现有的蝙蝠类器官模型大多来自热带果蝠，其区域和物种的特殊性限制了它们在全球人畜共患病研究中的应用。

为了填补这一研究空白，研究团队建立了来自五个蝙蝠物种和四种器官类型的类器官模型。这些物种包括东亚食虫蝙蝠科和菊头蝠科的成员，它们的地理分布比以往类器官研究中使用的物种更广泛。

研究人员收集了野生蝙蝠，获取组织样本，并通过细胞色素 b 基因对物种进行了鉴定。他们使用成熟的方法生成类器官，并成功在体外维持类器官和原代细胞至少六个月。值得注意的是，除了 aurascens 的小肠类器官需要使用商业的人类 IntestiCult TM 类器官生长培养基外，其他物种的培养条件没有物种特异性差异。

通过多重免疫组织化学和单细胞 RNA 测序等技术，研究团队对类器官的细胞多样性和上皮组织组成进行了表征。结果显示，这些类器官能够很好地重现蝙蝠原生上皮组织的复杂组成，包括呼吸道、肾脏和肠道等器官的特征细胞类型。例如，在呼吸道类器官中，观察到了纤毛细胞、杯状细胞、基底干细胞等的存在；在肾脏类器官中，发现了近端小管、远端小管、集合管等结构的标记物。

研究团队利用这些类器官模型，研究了多种人畜共患病病毒的感染特性。他们发现，蝙蝠呼吸道类器官对 SARS-CoV-2 和 MERS-CoV 的敏感性存在物种差异。尽管某些蝙蝠物种的 ACE2 RNA 表达和 SARS-CoV-2 刺突受体结合域的计算预测结合亲和力较高，但大多数呼吸道类器官不支持 SARS-CoV-2 的主动复制。然而，当使用慢病毒系统异位表达人类 TMPRSS2 时，某些蝙蝠的支气管肺泡类器官可以被 SARS-CoV-2 感染。

对于 MERS-CoV ，研究发现其在某些蝙蝠物种的呼吸道类器官中表现出强劲的复制能力，这与这些物种中 MERS-CoV 受体 DPP4 的高表达水平以及 DPP4 与 MERS-CoV RBD 的较高结合亲和力有关。

此外，蝙蝠呼吸道类器官对禽流感 A 病毒表现出广泛的敏感性，这与它们同时表达禽和人流感病毒受体（ α-2,3 和 α-2,6 唾液酸）有关。

利用类器官平台，研究团队成功从蝙蝠粪便样本中分离和鉴定了蝙蝠源性哺乳动物正呼肠孤病毒和副粘病毒。他们从蝙蝠粪便样本的上清液中分离出 MRV ，并在多种蝙蝠类器官中证实了其生长能力。 TEM 分析显示该病毒具有大多数 MRV 株的二十面体形态，全 RNA 测序表明其可能由四种不同的 MRV 株重组而来。

研究团队还检测到一种副粘病毒，该病毒与 Shaan 病毒 B16-40 最为接近，在蝙蝠气管和小肠类器官中复制效率最高，与 ShaV 的肠道和呼吸道上皮趋向性一致。

蝙蝠类器官平台还被用于抗病毒药物的疗效测试。研究人员将 3D 蝙蝠类器官适应为 2D 格式，用于评估瑞德西韦、莫努匹拉韦和 / 或利巴韦林的抗病毒效果。结果显示， 2D 系统能有效重现 3D 类器官中观察到的物种特异性 MERS-CoV 复制，并且在评估抗病毒药物效果方面优于 Vero E6 细胞。例如，瑞德西韦能有效抑制蝙蝠 MRV 分离株在蝙蝠气管类器官中的复制，但在 Vero E6 细胞中则没有这种效果。

这项研究成功开发并测试了来自非热带食虫蝙蝠的多物种、多器官类器官平台，为研究威胁人类健康的人畜共患病病毒提供了有力工具。该平台支持多种人畜共患病病毒的生长，并成功分离和鉴定了蝙蝠源性病毒，凸显了类器官在研究跨多个器官系统的病毒 - 宿主相互作用中的实用性。此外，该平台还允许对一系列蝙蝠源性病毒进行同步监测和快速药物疗效测试。

然而，这项研究也存在一些局限性。例如， Vespertilionidae 物种缺乏参考基因组，限制了对类器官的深入遗传分析。此外，尽管类器官模型能够模拟病毒感染动态，但它们不能完全复制复杂的生物系统，如免疫 - 上皮相互作用。未来的研究应该将免疫细胞整合到类器官培养中，以更好地模拟这些系统。

综上，这项研究为蝙蝠病毒研究开辟了新的途径，有望在未来的人畜共患病防控中发挥重要作用。随着技术的不断进步和模型的不断完善，我们对蝙蝠与病毒相互作用的理解将更加深入，为开发有效的抗病毒策略和预防未来疫情提供坚实的科学基础。

science.org/doi/10.1126/science.adt1438

制版人： 十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*排名不分先后）

（*排名不分先后）

转载须知

【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

会议资讯

近期直播推荐