HAdV-14p1在人气道类器官中的嗜性、复制能力及细胞应答研究

《iScience》：Tropism, replication competence, and cellular responses of HAdV-14p1 in human airway organoids

本研究针对HAdV-14p1（人腺病毒14型变种）引发严重呼吸道疾病的机制不明问题，利用人气道类器官模型系统分析了该病毒的细胞嗜性、复制动力学及宿主应答。结果显示HAdV-14p1可高效感染纤毛细胞、基底细胞和杯状细胞，并显著上调CCL5、CXCL10等炎症因子，同时破坏细胞间连接通路；西多福韦（cidofovir）能有效抑制病毒复制且细胞毒性低。该研究为阐明HAdV-14p1致病机制及抗病毒药物评价提供了重要模型和理论依据。

　　

人类腺病毒（HAdV）是一种高度传染性病原体，可引起呼吸道疾病、结膜炎、胃肠炎等多种临床病症。其中，人腺病毒14型变种HAdV-14p1自2006年以来在美国、欧洲和中国多次暴发，导致急性呼吸道感染，且重症率较高。由于HAdV-14p1具有严格的宿主特异性，缺乏理想的动物模型，其致病机制至今尚未明确。此外，目前尚无针对该病毒的特异性抗病毒药物或疫苗，临床治疗手段有限。因此，开发一种能够模拟人体气道结构及功能的实验模型，对于揭示HAdV-14p1的感染机制和筛选有效药物具有重要意义。

近年来，类器官技术的快速发展为呼吸道病毒研究提供了新的工具。气道类器官能够三维模拟人体气道上皮的结构，包含纤毛细胞、杯状细胞、俱乐部细胞和基底细胞等多种细胞类型，是研究病毒-宿主相互作用的理想平台。在此背景下，郭文雨等研究人员在《iScience》上发表了题为“Tropism, replication competence, and cellular responses of HAdV-14p1 in human airway organoids”的研究论文，系统阐述了HAdV-14p1在人气道类器官中的感染特征、复制动态、细胞应答及药物抑制作用。

本研究主要依托人肺组织来源的成人干细胞（ASCs）构建肺类器官，并通过近端分化培养基诱导形成气道类器官。利用免疫荧光、流式细胞术、RNA测序（RNA-seq）及RT-qPCR等技术，系统评估了HAdV-14p1的感染效率、细胞嗜性、宿主转录组反应以及西多福韦的抗病毒效果。

生成人肺类器官并分化为气道类器官

研究人员从人肺组织中成功培养出肺类器官，经过14天的近端分化诱导，获得具有支气管样结构、具备活跃纤毛运动的气道类器官。RT-qPCR结果显示，与肺类器官相比，气道类器官中纤毛细胞标志物（FOXJ1、SNTN）和基底细胞标志物（P63、CK5）表达显著上调，而俱乐部细胞标志物CC10表达下降，说明模型成功模拟了人气道结构。

CD46与DSG-2受体在气道类器官中广泛表达

流式细胞术分析表明，腺病毒入侵受体CD46和DSG-2在气道类器官中高表达，且在纤毛细胞、基底细胞和杯状细胞中的表达水平高于俱乐部细胞，为HAdV-14p1感染提供了分子基础。

HAdV-14p1在人气道类器官中的感染与复制动态

类器官接种不同感染复数（MOI）的HAdV-14p1后，病毒滴度随时间显著上升，在96小时达到峰值。流式细胞术显示，感染率随MOI增加而升高，在1 MOI条件下感染率可达77.97%，表明HAdV-14p1在气道类器官中具备强复制能力。

HAdV-14p1的细胞嗜性

免疫荧光和流式细胞术证实，HAdV-14p1可感染所有四种上皮细胞，但对纤毛细胞、基底细胞和杯状细胞的感染率显著高于俱乐部细胞，这与CD46/DSG-2受体表达水平一致。

宿主细胞对HAdV-14p1感染的应答

转录组分析显示，病毒感染后差异表达基因数量随时间增加。KEGG通路富集分析表明，上调基因主要富集于p53信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用、NOD样受体信号通路等；下调基因则与黏着斑、紧密连接、代谢通路和氧化磷酸化等相关。关键炎症因子CCL5、CXCL10、CXCL11和TNFSF13B表达显著上升。

RT-qPCR验证RNA-seq结果

研究人员选取CXCL10、CXCL11、MX1和CCL5进行RT-qPCR验证，结果与转录组数据一致，证实了宿主炎症反应的可靠性。

西多福韦对HAdV-14p1复制的抑制作用

西多福韦处理显著降低病毒复制，其半数有效浓度（EC₅₀）为2.984 μM，细胞毒性低（CC₅₀> 100 μM），选择性指数高于33.51，提示其作为抗HAdV-14p1候选药物的潜力。

本研究首次利用人气道类器官模型系统揭示了HAdV-14p1的细胞嗜性、复制动力学及宿主应答机制。研究发现该病毒偏好感染表达高水平CD46/DSG-2受体的气道细胞，并引发强烈的炎症反应和细胞连接破坏。此外，西多福韦在类器官中展现出良好的抗病毒活性。该研究不仅深化了对HAdV-14p1致病机制的理解，也为后续抗病毒药物筛选和疫苗开发提供了可靠的实验平台。尽管类器官模型仍缺乏免疫组分和血管系统的支持，其在模拟人体气道感染方面已显示出重要价值，未来可结合多组学技术进一步拓展其在病毒-宿主相互作用研究中的应用。