香港大学建立首个人类呼吸类器官培养系统，揭示SARS-CoV-2基因组变异高传播的新机制

香港大学LKS医学院临床医学院微生物学系新发传染病国家重点实验室Zhou Jie博士和Yuen Kwok-yung教授带领的研究团队，与类器官技术先驱荷兰Hubrecht研究所的Hans Clevers教授合作，和复旦大学的Jiang Shibo教授调查了他们建立的Omicron BA.5和其他变异在人类呼吸类器官中的感染和复制能力。这些发现发表在最新一期的《PNAS》上。

　　

   

   

研究小组诱导了长期可扩展类器官的成熟，并产生了包含人类呼吸道中所有主要上皮细胞群的鼻、气道和肺泡类器官

香港大学LKS医学院临床医学院微生物学系新发传染病国家重点实验室Zhou Jie博士和Yuen Kwok-yung教授带领的研究团队，与类器官技术先驱荷兰Hubrecht研究所的Hans Clevers教授合作，和复旦大学的Jiang Shibo教授调查了他们建立的Omicron BA.5和其他变异在人类呼吸类器官中的感染和复制能力。这些发现发表在最新一期的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

SARS-CoV-2新变种的出现在世界范围内引起了多波浪潮。Omicron于2021年11月首次在南非被发现，并迅速传播到全球。SARS-CoV-2 Omicron变异的高传播性主要归因于免疫逃逸，这导致接种人群再次感染或突破感染的风险显著增加。然而，一个重要的问题仍未解决，即SARS-CoV-2在过去三年中是否已经进化到获得更高的复制适应性，以及Omicron变体是否已经很好地适应了人类呼吸细胞。因此，研究SARS-CoV-2在人呼吸道细胞中的感染和复制需要一种能够真实模拟人呼吸道上皮的生物学相关模型。

Zhou Jie博士和Yuen Kwok-yung教授的研究团队与Hans Clevers教授合作，建立了第一个直接从原代肺组织和鼻腔细胞中培养人类呼吸上皮的类器官系统。这些呼吸类器官在半到一年的时间里稳定而连续地扩张。研究小组诱导了长期可扩展类器官的成熟，并产生了包含人类呼吸道中所有主要上皮细胞群的鼻、气道和肺泡类器官(PNAS 2018, Cell Discovery 2022, mBio 2022)。全新的类器官培养系统使科学家能够在培养皿中以极好的效率和稳定性重建和扩增整个人类呼吸道上皮，代表了研究呼吸生物学和疾病(包括COVID-19)的最佳工具。

研究小组随后研究了SARS-CoV-2 (WT)祖先菌株B.1.1.529和BA.5在呼吸道和鼻腔类器官中的感染和复制，发现BA.5在人鼻和气道类器官中的传染性和复制能力明显高于B.1.1.529和祖先菌株WT。BA.5在人类鼻和气道类器官中强劲复制，其水平与流感病毒大流行性H1N1相当。免疫染色和共聚焦显微镜显示，BA.5感染的鼻和气道类器官中的病毒阳性细胞明显高于其他两种病毒(B.1.1.529和WT)感染的类器官。有趣的是，研究小组在BA.5感染的鼻和气道类器官中观察到明显的合胞体形成，尽管在WT和B.1.1.529感染的类器官中难以发现。总体而言，BA.5较高的进入效率和融合活性使病毒通过合胞体形成在人鼻和气道上皮细胞中传播，从而显著增强了传染性和传播性。

之前的大量研究指出，SARS-CoV-2的Omicron变体的高传播性主要归因于免疫逃逸。Zhou Jie博士和袁国勇教授的团队评论说:“基于我们团队对人类鼻腔和气道类器官的研究，BA.5已经进化到在人类呼吸细胞中获得更高的适应性，因为它的进入效率和融合活性增强了。”本研究揭示了BA.5高传播性的新机制，为公共卫生政策的实施提供了科学依据。该团队建立的呼吸类器官是研究呼吸生物学和疾病的强大而通用的工具。