研究人员使用人类肺部和类器官模拟冠状病毒感染
全球各地的研究人员继续努力，以提高我们对COVID-19感染机制以及偶尔与之相关的肺炎和肺损伤的理解。作为这些努力的一部分，Charité、柏林卫生研究所(Charité (BIH)、Max Delbrück分子医学中心(MDC)、罗伯特·科赫研究所和柏林自由研究所(Freie Universität Berlin)的研究人员分析了SARS-CoV-2病毒在人类肺部的传播和免疫激活。研究人员特别关注肺泡内的细胞和肺泡巨噬细胞。后者是先天免疫系统的吞噬细胞，通过摄入和清除外来颗粒来清洁肺部，包括感染病原体，如病毒和细菌。
由Charité传染病和呼吸医学系安德烈亚斯·霍克教授领导的研究小组发现，SARS-CoV-2感染的人很少上皮细胞内衬肺泡表面，这意味着它造成很少的直接组织损伤。在这方面，该病毒与中东呼吸综合征冠状病毒和流感病毒明显不同。通过基于综合光谱显微镜的分析，研究人员还能够表明，只有极少数肺泡上皮细胞具有ACE2受体，这是SARS-CoV-2进入宿主细胞所必需的。
“使用人类肺和肺类器官(使用从人类肺组织中获取的干细胞开发的人类肺泡模型)，我们能够证明SARS-CoV-2直接依赖于其受体。通过这样做，我们能够排除其他替代受体，”该研究的第一作者，Charité传染病和呼吸医学系的Katja Hönzke博士解释道。
当大量SARS-CoV-2从口腔进入肺泡时上呼吸道在美国，这些病毒不会像其他严重病毒感染一样，在肺上皮细胞内广泛繁殖。相反，它们会被巨噬细胞摄取。
“通过详细的生物信息学分析和COVID-19尸检样本，我们观察到巨噬细胞在摄入冠状病毒后发生了变化，”联合第一作者、波黑研究所的Benedikt Obermayer-Wasserscheid博士说。这些变化又会引发一系列与肺炎有关的反应。巨噬细胞释放炎症信使，偶尔会引发严重的炎症级联反应。研究人员还观察到，病毒不会在这些免疫细胞内复制。
Hocke教授在解释研究人员的发现时说:“我们的研究表明，COVID-19的严重肺损伤更有可能是由巨噬细胞诱导的免疫激活而不是病毒对肺泡的直接损伤。因此，它对我们了解潜在的COVID-19肺炎早期阶段的疾病进展做出了重大贡献，并表明了为什么与中东呼吸综合征冠状病毒相比，大多数SARS-CoV-2感染病例表现出相对中等的疾病严重程度。”
因此，可以有把握地假设，在大多数SARS-CoV-2感染病例中，人类肺组织中的局部免疫机制能够有效地清除病毒并限制炎症反应。如果这种情况没有发生——这可能会受到个别风险因素的影响——在极少数情况下，感染可能会很严重，甚至致命。Hocke教授继续说:“我们使用的肺模型提供了一个很好的例子，说明人类细胞替代动物模型在人畜共患疾病研究中特别有用。我们能够做到这一点要感谢我们与Charité 3R的密切合作，Charité 3R是一家致力于开发动物研究替代品的机构。”
这项研究发表在欧洲呼吸杂志．后续研究将集中于患者来源的类器官模型，该模型将用于更详细地研究年龄、性别、伴随疾病和不同药物等一般风险因素如何影响免疫反应的激活。这些知识可能会使识别针对免疫系统的可能治疗方法成为可能。
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