hiPSCs分化的細胞和類器官在SARS-CoV-2感染研究上的應用

征月良

(臨沂大學 生命科學學院，山東 臨沂 276000)

新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)是一種由嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2型(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)引起的傳染病，能感染人體多種器官。為了研究人體細胞和器官感染SARS-CoV-2后的病理反應，可利用人的誘導性多能干細胞(human induced pluripotent stem cells，hiPSCs)分化成特定細胞和類器官，再通過病毒對這些細胞和類器官進行感染，從而進行此病毒的感染研究。

1 SARS-CoV-2、hiPSCs及類器官

SARS-CoV-2(2019-nCoV)為β屬冠狀病毒，是一種有包膜的RNA病毒，具刺突，通常呈球形，直徑約60-140 nm。[1]SARS-CoV-2對宿主細胞的感染與血管緊張素轉換酶2(angiotensin-converting enzyme 2，ACE2)和跨膜絲氨酸蛋白酶2(transmembrane serine protease 2，TMPRSS2)有關。病毒通過其刺突蛋白(spike proteins，S蛋白)和細胞受體ACE2結合，促進病毒附著于細胞表面，TMPRSS2能切割病毒S蛋白，使得病毒和宿主細胞膜融合，導致病毒進入細胞。[2]

hiPSCs是一種多能干細胞，可由外周血單核細胞、成纖維細胞等細胞生成。從人體血液中分離出外周血單核細胞，使用仙臺病毒重編程試劑盒在單核細胞中過表達4種Yamanaka因子，對細胞進行重編程，產生hiPSCs。hiPSCs呈集落狀生長，核質比高，具有正常核型，能表達多能性標志NANOG、OCT4、SOX2、SSEA4和TRA-1-81。hiPSCs有分化潛能，能分化成外胚層、中胚層和內胚層細胞。[3]在一定條件下，hiPSCs可分化為類器官。類器官是一種3D培養物，具有體內器官的一些結構和功能。在類器官生成過程中，先將hiPSCs分化成形態和大小均勻的胚狀體(embryoid bodies，EB)，然后向培養基中添加特定生長因子，使EB分化為類器官。通過微流體共培養系統，對肝臟類器官和胰島類器官進行共培養，它們均表現良好活性和功能，并發生相互作用，胰島類器官在葡萄糖刺激下分泌胰島素，胰島素促進肝臟類器官利用葡萄糖。……