1.5.5　感染性疾病模型

类器官在3D培养环境中能形成组织类似的结构以及复杂的细胞间互作，为研究复杂的人类感染性疾病提供了良好模型。Guoli Ming团队开发了一种迷你转瓶生物反应器体系，并利用该体系在体外将hiPSCs诱导分化形成前脑类器官。该类器官重现了大脑发育的许多特点，同时形成了人脑独有的放射胶质细胞层。随后，利用寨卡病毒（ZIKV）感染这些类器官，发现寨卡病毒优先感染神经祖细胞，并导致细胞死亡、增殖减少、神经元细胞层的体积减小，从而在体外部分模拟了寨卡病毒导致的小头畸形的病理特征，为寨卡病毒对于人脑发育的影响提供了强有力的证明［87］。

除此之外，类器官在研究新型冠状病毒感染（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）致病机理和筛选抗病毒药物方面发挥了重要作用。新冠感染是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-Co V-2）感染引起的。新冠感染主要感染人呼吸道，Shuibing Chen团队利用hESCs诱导分化建立了人肺类器官并用于测试SARS-Co V-2的感染，结果发现肺类器官能感染SARS-Co V-2并产生大量细胞因子和趋化因子［88］。该团队进一步利用h ESCs诱导分化建立了人结肠类器官。结果发现结肠类器官中多种细胞类型，尤其是肠上皮细胞表达SARS-Co V-2的受体ACE2能被SARS-Co V-2感染［88］。另外两项独立的研究中，研究人员利用SARS-Co V-2感染人小肠类器官，发现SARSCo V-2也能在人小肠类器官中进行活跃复制，并且感染后的小肠类器官可以产生具有感染性的病毒颗粒［89，90］。同时，Rafael Kramann团队对SARS-Co V-2感染后的肾脏类器官进行单细胞测序后发现病毒会感染近段小管上皮细胞和足细胞，并发现促纤维化信号通路被激活［91］。这为临床上发现新冠感染与急性肾损伤、慢性肾脏疾病存在相关性提供了有力证据。以上案例证明了类器官是SARS-Co V-2感染研究的有力工具，因此研究人员想进一步利用这些类器官模型来筛选相关的抗病毒药物。Shuibing Chen团队利用建立的人肺类器官和结肠类器官筛选了FDA批准的药物，结果发现伊马替尼、麦考酚酸和盐酸喹那克林等药物在生理作用浓度下，可以显著抑制SARS-CoV-2对人肺类器官和人结肠类器官的感染［88］。(https://www.daowen.com)

类器官系统除了可用于研究病毒的感染，还可用于研究细菌的感染。例如，Hans Clevers团队利用手术切除样本构建了人胃类器官，并利用这些胃类器官模拟了胃上皮细胞对幽门螺旋杆菌感染的反应。该方法不仅可用于研究细菌的LPS或者鞭毛等不同成分对于引起胃组织反应的作用，还可用于研究胃组织不同区域细胞对幽门螺旋杆菌感染后响应的差异，而这些研究在其他培养体系中是很难实现的［92］。