2020年3月17，復旦大學趙冰、張榮、林鑫華，中國醫學科學院基礎醫學研究所梁俊波合作在生物預印本平臺bioRxiv上發表研究成果“Recapitulation of SARS-CoV-2 Infection and Cholangiocyte Damage with Human Liver Organoids”，建立了人源類器官的SARS-COV-2感染模型，確定SARS-COV-2可以感染膽管細胞，并下調膽管組織中細胞緊密連接及膽汁酸轉運相關基因的表達，為新冠病毒細胞嗜性、致病機制研究和后續藥物研發提供重要工具，并提示膽管功能紊亂可能是部分新型冠狀病毒感染者肝臟損傷的誘因。

在本項研究中，研究者應用人源肝臟類器官建立SARS-CoV-2感染模型，并研究其感染和損傷膽管組織的機制。人源類器官是由人體組織體外3D培養產生的，結構功能與體內組織器官高度相似的微型器官，可于體外模擬體內生理病理過程中的組織細胞行為。

研究者從臨床肝臟手術中分離獲取人膽管細胞，培育出可穩定傳代的肝臟膽管類器官，應用單細胞RNA測序(scRNA-seq)對類器官中膽管細胞進行了轉錄組分析，發現長期培養的肝臟膽管類器官保存了ACE2+的膽管細胞類群，而此細胞類群在小鼠肝臟膽管類器官中并未發現。提示人肝臟膽管類器官可以模擬ACE2介導的SARS-CoV-2感染。

接下來，研究者檢測了類器官對SARS-CoV-2的易感性。研究者從上海一位COVID-19患者中分離并純化了SARS-CoV-2病毒，接種感染來不同個體的膽管類器官。感染24小時后對類器官進行免疫熒光染色發現，SARS-CoV-2的核衣殼蛋白（N protein）在部分類器官膽管細胞中呈陽性，而未感染對照組無信號，顯示病毒已經成功侵染并復制，受感染的膽管細胞還會經膜融合形成合胞體。對SARS-CoV-2基因組RNA的qRT-PCR分析顯示，在感染后24小時類器官內的病毒載量顯著增加。這些數據表明，人膽管上皮細胞是SARS-CoV-2的易感宿主，并可支持病毒的活躍復制，人源類器官可作為研究病毒嗜性和致病機制的工具。

感染48小時后，類器官內的病毒載量明顯下降，提示SARS-CoV-2感染可能導致宿主細胞死亡或抗病毒反應的激活。研究者進而關注和檢測了病毒感染對類器官整體行為特性的影響。在體內穩態條件下，膽管的主要功能是將肝實質細胞分泌的膽汁酸轉運到膽管腔內排出。膽管細胞之間的緊密連接維持了膽管上皮的屏障功能，對膽汁酸的收集和排泄至關重要。研究者發現SARS-CoV-2感染降低了類器官中Claudin1的表達，提示膽管細胞的屏障功能可能被破壞。更重要的是，兩個主要的膽汁酸轉運蛋白，頂端鈉離子/膽汁酸轉運體(ASBT)和囊性纖維化跨膜電導調節(CFTR)的表達在SARS-CoV-2感染后顯著下調。這些數據支持SARS-CoV-2感染可以通過下調膽管細胞中緊密連接形成和膽汁酸運輸關鍵基因的表達水平，損傷膽管組織屏障和膽汁酸運輸功能。提出COVID-19患者肝內病毒感染誘發膽管功能紊亂和膽汁積淤，進而導致肝臟損傷的可能性。

新型冠狀病毒（SARS-COV-2）感染和損傷肝臟中膽管上皮細胞