SARS-CoV-2在人视网膜类器官的感光细胞和视网膜神经节细胞中感染和复制
SARS-CoV-2冠状病毒不仅会引起呼吸道感染。其他器官系统，如神经系统，也会受到影响。事实上，在死于COVID-19的患者的尸检中，已经在大脑中检测到SARS-CoV-2 mRNA。也有越来越多的证据表明，冠状病毒可以进入眼睛的视网膜，但目前尚不清楚哪些视网膜结构受到了SARS-CoV-2的感染，也不清楚COVID-19患者中发现的视网膜病变是视网膜感染的直接或间接结果。由马克斯·普朗克分子生物医学研究所的Thomas Rauen和Hans Schöler以及Westfälische Wilhelms-Universität Münster的病毒学家Stephan Ludwig领导的一个合作团队现在决定利用类器官(一种来自人类重编程干细胞的视网膜类器官模型系统)来研究SARS-CoV-2对视网膜的感染。根据这项研究，SARS-CoV-2实际上会感染视网膜细胞，尤其是视网膜神经节细胞，但也会感染光敏细胞。此外，研究人员表明，冠状病毒也可以在这些细胞类型中复制。这一发现是新的，强调了监测视网膜病变作为长冠病毒可能导致的后果的必要性。
三年前，Yotam Menuchin-Lasowski在马克斯普朗克研究所(Münster)建立的人类视网膜类器官模型(organoid model)不会被用于SARS-CoV-2的研究。就在那时，这位科学家开始研究基于人类重新编程的干细胞的模型系统细胞作为白皮书项目“类脑器官:动物试验的替代方案”的一部分，该项目由马克斯·普朗克学会资助。
当越来越多的神经损伤病例以及在冠状病毒感染期间或之后出现的视觉障碍出现在媒体上时，对马克斯·普朗克中心的研究人员来说，他们应该使用视网膜类器官来研究视网膜中的SARS-CoV-2，这似乎是唯一合乎逻辑的。毕竟,不同的研究报告称，从死于COVID-19的患者视网膜活检中检测到SARS-CoV-2病毒。
在此之后，视网膜-类器官模型现在被证明是一个相关的替代方案动物实验因为人类的SARS-CoV-2感染只能在动物模型中充分复制，如果有的话。Yotam Menuchin-Lasowski说:“我们的视网膜类器官系统非常好地复制了人类视网膜的复杂解剖结构。”
人类诱导多能干细胞被用作视网膜类器官生成的起始材料。这些是从活组织检查中获得的细胞，并被重新编程为人工诱导的细胞干细胞．“在适当的培养条件下，四到五个月后，iPS细胞产生成熟的视网膜类器官，其中各种细胞类型它们以典型的视网膜方式排列。”Menuchin-Lasowski说。
类器官中的病毒mRNA
这些视网膜类器官由André Schreiber和Westfälische Wilhelms-Universität Münster分子病毒学研究所的Stephan Ludwig在安全3级实验室中与SARS-CoV-2病毒一起孵育，然后在指定的孵育时间后进行分析。通过定量PCR分析，研究人员成功检测出类器官中sars - cov - 2mrna的表达，表明类器官中的细胞确实被病毒感染了。
此外，为了测量受感染的类器官在不同孵卵时间后产生的活性病毒浓度，研究人员使用了一种称为病毒空斑试验的方法。事实上，实验表明新的病毒子代已经在视网膜类器官中形成。“这是首次证明SARS-CoV-2在人体内复制视网膜细胞托马斯·劳恩(Thomas Rauen)说，他与汉斯·Schöler一起领导了白皮书项目小组“大脑类器官:动物试验的替代品”。“我们mpg资助的项目已经取得了成果，”他高兴地补充道。
为了找出视网膜类器官中的哪些细胞受到影响，研究人员在荧光显微镜下分析了类器官。利用视网膜不同细胞类型的不同免疫标记和抗SARS-CoV-2核蛋白(n蛋白)的荧光抗体，发现视网膜类器官主要有两个细胞层被感染。Yotam Menuchin-Lasowski说:“首先，许多n蛋白染色的细胞位于类器官的外核层。”这一层包含了光感受器的细胞体——视锥细胞和视杆细胞，它们将入射光转化为神经冲动。“这些含有n蛋白的细胞中的一些实际上具有典型的外观感光细胞他补充道。“然而，我们最常检测到SARS-CoV-2 n蛋白的细胞类型是视网膜神经节细胞Menuchin-Lasowski说。这些细胞位于视网膜最内层的细胞层，并通过视神经将视网膜上的所有信号传递到大脑。
视网膜神经节细胞的后果
有趣的是，许多与COVID-19相关的视网膜症状与视网膜神经节细胞有关，但这些症状以前主要与其他sars - cov -2诱导的疾病症状的次要影响有关，如血管损伤或眼压升高。托马斯·劳恩说:“然而，我们目前的视网膜类器官研究表明，尽管COVID-19患者视力损害并不常见，但SARS-CoV-2感染可能对视网膜神经节细胞产生直接的病理后果。”“但我们的数据让我们有理由相信，所谓的长冠症状可能包括退行性视网膜疾病。”
与托马斯•劳恩(Thomas Rauen)一起担任MPG白皮书研究小组荣誉退休负责人的汉斯•Schöler表示:“在这里，我们可以充分发挥瀑样研究变得明显:视网膜类器官特别适合视网膜病理的研究。通过与Stephan Ludwig的部门富有成效的跨学科合作，我们能够深入了解视网膜在COVID-19中的作用，也可能是在长COVID中。”
