2020年是完全被新冠病毒打亂的一年，早在病毒爆發的初期2月4日，小編寫了一篇「我們是否可以儘早預測病毒能否「人傳人」，讓悲劇不再發生？」，總結了利用新型實驗模型技術，如何助力病毒研究。轉眼2020年即將離去，新冠病毒還未被完全撲滅，但作為新型實驗模型的代表類器官技術已經在實際助力新冠病毒研究，並在代表學術最高水平期刊的CNS主刊上已發表5篇Article研究（1篇Science，2篇Nature，2篇Cell），在向努力在此方面研究先驅致敬的同時，也分享給各位科研夥伴，一同努力讓新技術改變我們的生活和醫學未來。
Science:SARS-CoV-2有效感染人腸道腸上皮細胞
摘要：新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）可以引起冠狀病毒病2019（COVID-19），這是一種流感樣疾病，主要被認為通過呼吸途徑傳播感染肺部。但是，臨床證據表明，腸道可能會出現另一個病毒靶器官。實際上，SARS-CoV-2受體血管緊張素轉換酶2（ACE2）在分化的腸上皮細胞中高度表達。共聚焦和電子顯微鏡顯示，在人類小腸類器官（hSIOs）中，腸細胞很容易被SARS-CoV和SARS-CoV-2感染。腸上皮細胞產生感染性病毒顆粒，而對hSIOs的信使RNA表達分析表明誘導了通用的病毒反應程序。因此，腸上皮支持SARS-CoV-2複製，而hSIOs可作為冠狀病毒感染和生物學的實驗模型。
Nature：使用肺和結腸類器官鑑定SARS-CoV-2抑制劑
摘要：迫切需要使用與人類疾病相關的細胞來創建新穎的模型，以研究嚴重的急性呼吸症候群冠狀病毒2（SARS-CoV-2）生物學並促進藥物篩選。由於SARS-CoV-2主要感染呼吸道，因此研究者開發了使用人類多能幹細胞（hPSC-LOs）的肺類器官模型。hPSC-LOs，特別是Ⅱ型肺泡細胞，被允許SARS-CoV-2感染，並在SARS-CoV-2感染後表現出強烈的趨化因子誘導作用，類似於在COVID-19患者中所見。這些患者中將近25％的人也有胃腸道表現，這與COVID-19結果惡化有關。因此，研究者構建了互補的hPSC衍生的結腸類器官（hPSC-COs），以探索結腸細胞對SARS-CoV-2感染的反應。發現多種結腸細胞類型，尤其是腸上皮細胞，表達ACE2，並允許SARS-CoV-2感染。使用hPSC-LOs，研究者對FDA批准的藥物進行了高通量篩選，並確定了SARS-CoV-2的進入抑制劑，包括伊馬替尼，麥考酚酸和奎納克林二鹽酸鹽。這些藥物在生理上相關的水平上的治療顯著抑制了hPSC-LOs和hPSC-COs的SARS-CoV-2感染。總之，這些數據表明，SARS-CoV-2感染的hPSC-LOs和hPSC-COs可以作為疾病模型來研究SARS-CoV-2感染，並為篩選藥物以鑑定候選COVID-19治療劑提供了寶貴的資源。
Nature：人類遠端肺類器官中的祖細胞鑑定和SARS-CoV-2感染
摘要：遠端肺包含促進氣體交換的末端細支氣管和肺泡。三維體外人遠端肺培養系統將極大地促進病理研究，包括間質性肺疾病，癌症和SARS-CoV-2相關的COVID-19肺炎。研究者生成了遠距離祖細胞的長期無飼養者化學定義培養物，作為源自單個成年人類肺泡上皮II型（AT2）或KRT5 +基底細胞的類器官。AT2類器官表現出AT1轉分化潛能，而基底細胞類器官發展出由分化的俱樂部和纖毛細胞排列的內腔。對基底類器官KRT5 +細胞的單細胞分析顯示出一個獨特的ITGA6 + ITGB4 +有絲分裂種群，其增殖進一步分離為TNFRSF12Ahi亞組分，佔KRT5 +基礎細胞的10％，位於末端細支氣管內的簇中，並表現出豐富的克隆形成類器官生長活性。創建遠端肺類器官，其頂端朝外，以在暴露的外表面上顯示ACE2，促進SARS-CoV-2感染AT2和基礎培養，並將俱樂部細胞鑑定為新的靶標群體。人遠端肺的這種長期無飼養線類器官培養物，再加上單細胞分析，可識別出未懷疑的基底細胞功能異質性，並為人遠端肺部感染（包括與COVID-19相關的肺炎）建立了簡便的體外類器官模型。
Cell：使用臨床級可溶性人類ACE2抑制工程人體組織中的SARS-CoV-2感染
摘要：先前已經提供了第一個遺傳證據，即血管緊張素轉化酶2（ACE2）是嚴重急性呼吸症候群冠狀病毒（SARS-CoV）的關鍵受體，而ACE2保護肺免受傷害，為嚴重的肺衰竭和因SARS-CoV感染而死亡。ACE2現在也已被確定為SARS-CoV-2感染的關鍵受體，並且有人提出抑制這種相互作用可用於治療COVID-19患者。但是，尚不清楚人類重組可溶性ACE2（hrsACE2）是否會阻止SARS-CoV-2的生長。在這裡，研究者表明臨床級別hrsACE2將Vero細胞的SARS-CoV-2回收率降低了1,000-5,000倍。等效的滑鼠rsACE2沒有作用。結果還顯示，SARS-CoV-2可以直接感染可被hrsACE2抑制的工程化人類血管類器官和人類腎臟類器官。這些數據表明，hrsACE2可以顯著阻斷SARS-CoV-2感染的早期階段。
Cell:使用CRISPR-Cas13a和手機顯微鏡對SARS-CoV-2進行無擴增檢測
摘要：2019年12月爆發的新型呼吸道病毒SARS-CoV-2已成為全球性的大流行病，部分原因是要確定該病毒的症狀，無症狀和症狀前攜帶者。CRISPR診斷程序可以快速，便攜和準確地進行，因此可以增強基於金標準的基於PCR的測試。在這裡，研究者報告了一種無需擴增的CRISPR-Cas13a檢測技術的發展，該檢測技術可直接從鼻拭子RNA中直接檢測SARS-CoV-2，可通過手機顯微鏡對其進行讀取。該測定法在30分鐘的測量時間內即可達到約100拷貝/μL的靈敏度，並能在5分鐘內準確地檢測出一組陽性臨床樣品中的預提取RNA。研究者結合靶向SARS-CoV-2 RNA的crRNA來提高敏感性和特異性，並使用酶動力學直接定量病毒載量。與基於手機的閱讀器設備集成後，該檢測方法有可能實現SARS-CoV-2的快速，低成本，即時檢查。（人類氣道類器官被用於RNA提取對照）