Virulence|暨南大学罗震课题组成功构建人源肠道类器官模型助力肠道病毒感染和致病机制研究

人类肠道病毒，包括肠道病毒 71 (EV71)，可引起手足口病 (HFMD)，并可能导致婴儿严重的神经系统疾病。有观点称人肠道类器官 (HIO) 可以作为肠道病毒感染的生理相关模型，提供对宿主细胞易感性和病毒复制动力学的关键见解。因此，建立肠道病毒感染的人类宿主源感染类器官模型是研究肠道病毒感染、复制和致病性的迫切需要。

2025年07月28日，暨南大学生命科学技术学院/病原微生物研究院、病毒致病及防控教育部重点实验室罗震课题组在国际权威期刊Virulence（中科院一区Top，IF=5.4）在线发表了题为“A human intestinal organoid derived from fetal human colon cells model for studying enteroviral pathogenesis”的研究论文，该研究成功使用3D培养系统开发了基于人胎儿原代结肠细胞的高效稳定的HIO，并发现杯状细胞是肠道病毒复制的主要肠细胞类型，强调了细胞微环境在肠道病毒感染中的重要性，为评估肠道病毒相关抗病毒药物和模拟肠道病毒相关疾病提供了新的机会。

图1. 人肠道类器官的培养和生成

研究组通过使用人胎儿原代结肠细胞 (FHC) 开发人肠道类器官 (HIO)。光学显微镜和苏木精-伊红 (HE)染色观察到3D培养的FHC细胞与在2D培养条件下生长的细胞相比，细胞形态表现出显著差异。通过qPCR法检测表明在3D培养物中，FHC细胞的肠道转化或分化可靠且稳定。作者进一步使用免疫荧光法检测3D条件下培养7天和14天的FHC中人肠道标志蛋白的表达，结果表明3D培养的FHC细胞具有多种细胞类型。综上，作者在3D培养条件下使用FHC细胞建立了人肠道类器官 (HIO)（图1）。

图2. EV71感染和复制在培养21天的人肠道类器官中

研究发现HIOs培养7、14和21天，均表现出完整的形态、良好的细胞状况和肠道标记基因的典型表达。作者通过使用多色免疫荧光法测定EV71的细胞定位和复制水平（由dsRNA标记），结果表明肠道病毒优先在杯状细胞中复制（图2），这一结果强调了HIOs在肠道病毒靶向药物评估中的效用，因为杯状细胞在肠道免疫和感染动力学中发挥着至关重要的作用。

为研究2D培养和3D培养的FHC细胞之间EV71动态复制的差异，作者通过qPCR和TCID50检测分别分析了EV71的RNA表达和子代病毒滴度，结果表明EV71在HIOs培养细胞中的相对病毒RNA水平和病毒滴度高于2D培养的FHC细胞，这表明EV71在HIOs培养中的动态复制优于2D培养。进一步研究发现，21天培养的HIOs中的柯萨奇病毒B3 (CVB3)和埃可病毒6 (ECHO6)表现出比2D培养的FHC细胞中更高的复制效率和子代病毒产量。总之，来自3D培养的HIOs可以高效支持多种肠道病毒的复制和释放。

研究表明，人肠道类器官可以为肠道病毒感染提供相关的生理模型，支持有效的病毒复制和细胞趋向性。下一步应探究肠道病毒在肠道类器官中的长期持久性，并探索其作为治疗开发平台的潜力。此外，标准化的分化方案可以增强类器官培养系统的自动化并提高成本效益，可以促进从小规模研究到高通量药物评估的过渡。

暨南大学生命科学技术学院2021级硕士生李成成（现为中国药科大学博士生）为论文的第一作者，暨南大学生命科学技术学院/病原微生物研究院罗震教授为论文的唯一通讯作者，新乡医学院（河南医药大学）青年教师苏芮博士为该论文提供大量的支持。本研究得到国家自然科学基金项目的资助。