Science确认：新冠病毒可通过肠道传播
此前五月份英国《自然·医学》杂志日前发布的一项港大团队新研究显示，研究人员基于对肠类器官以及病患粪便样本的分析发现，患者常见症状包括发烧、咳嗽、呼吸急促、肌肉酸痛和疲劳，也会出现腹泻、呕吐和腹痛等胃肠道症状。这表明除呼吸道之外，新冠病毒可能还存在其他的传播途径。团队认为，尽管新冠病毒在人类肠道发生感染的确切途径目前还不明确，但这些证据表明病毒有可能会通过宿主的肠道传播。
7月3号，Science杂志上又发表了一篇名为 SARS-CoV-2productively infects human gut enterocytes的文章， Lamers等人用人类肠道类器官，一种培养在培养皿中的“微型肠道”来证明SARS-CoV-2很容易在肠上皮细胞的肠道内以丰富的细胞类型复制，从而在肠道内产生大量感染性病毒颗粒。这项工作表明，肠道类器官可以作为了解SARS-CoV-2生物学和肠道感染性的模型。以更加严谨和科学的实验数据来揭示冠状病毒与呼吸道、肠道之间的微妙联系。
SARS-CoV和SARS-CoV-2这两种病毒的棘突蛋白与ACE2结合，而可溶性ACE2阻断SARS-CoV和SARS-CoV-2感染。SARS-CoV-2的传播被认为是通过呼吸道飞沫和雾滴传播的。这种病毒可以在上呼吸道样本中检测到，这意味着鼻咽是复制的场所。在人肺中，ACE2主要表达于肺泡Ⅱ型上皮细胞和纤毛细胞。然而，ACE2在人体中的最高表达发生在肠上皮细胞。尽管呼吸系统症状在COVID-19的临床表现中占主导地位，但仍有一部分患者出现胃肠道症状。此外，即使在鼻咽检测结果为阴性后，直肠拭子中仍可发现病毒RNA，这意味着胃肠道感染和粪-口传播途径。
SARS-CoV-2感染呼吸道和肠道器官类器官是可以从成体干细胞中生长出来的。由于SARS-CoV和SARS-CoV-2的靶向是肺，因此研究人员在2D培养的类器官来源的人气道上皮细胞中加入病毒，观察到SARS-CoV和SARS-CoV-2容易感染分化的气道培养物。且免疫染色显示病毒针对纤毛细胞。
人类小肠类器官（HSIO）是由原代肠道上皮干细胞建立的，可在3D培养中无限期扩增，并包含体内上皮的所有增殖和分化细胞类型。人类小肠类器官还允许首次在体外培养病毒。研究人员将在四种不同培养条件下生长的回肠人类小肠类器官暴露于SARS-CoV和SARS-CoV-2中，感染倍数为1。在所有条件下，两种病毒的感染性病毒颗粒和病毒RNA均增加。
四种条件下血管紧张素转换酶2 mRNA表达也差异显著。
2.SARS-CoV-2感染肠细胞系细胞
为了确定靶细胞类型，研究人员对在不同条件下培养的人类小肠类器官进行了分析。一般来说，在生长的类器官中观察到了可比的病毒感染率。研究人员通常注意到单个细胞24小时染色，60小时时，受感染细胞的数量显著增加，受感染的肠祖细胞表型不变。SARS冠状病毒也容易感染肠细胞系细胞，60小时后，SARS-CoV和SARS-CoV-2感染的肠细胞凋亡都变得显著。
对选定的高度感染样本进行透射电子显微镜检查。图中显示了从SARS-CoV-2感染后60小时成像的42个人类小肠类器官中选择的两个人类小肠类器官。感染状态不同：尽管类器官1内的细胞组织仍然完好无损，但在类器官2中可以看到许多分裂的细胞。80-20nm的病毒颗粒出现在肠细胞基底外侧和顶端侧的类器官的腔中。
然后进行mRNA测序分析，以确定冠状病毒感染对人类小肠类器官基因表达的影响。图中显示了SARS-CoV-2诱导的SARS-CoV感染类器官中基因的调控。这种诱导类似于其他病毒的感染，如诺如病毒、轮状病毒和肠道病毒。最近的一项研究描述了SARS-CoV-2感染后在人类细胞系中诱导的抗病毒信号。研究人员通过培养上清液的酶联免疫吸附试验（ELISA）和提取的HSIO RNA的qRTPCR也证实了这些发现。正如之前的一项研究，两种病毒都诱导了一些细胞因子基因，尽管水平不高。总的来说，这些数据表明SARS-CoV-2诱导的干扰素（IFN）反应比SARS-CoV强。
本研究显示SARS-CoV和SARS-CoV-2感染hSIO模型的肠细胞系细胞。研究人员观察到肠细胞前体和肠细胞的感染率相似，而ACE2在mRNA水平分化后表达增加了约1000倍。这表明低水平的ACE2可能足以让病毒进入。
SARS-CoV-2是继SARS-CoV和MERS-CoV之后的第三种在不到20年内感染人类的高致病性冠状病毒，这表明未来可能会出现新的人畜共患病冠状病毒外溢。尽管如此，关于冠状病毒发病机制和传播的信息有限，部分原因是缺乏能够准确模拟宿主组织的体外细胞模型。最近，有研究表明，人类诱导的多能干细胞向肾脏分化，支持SARS-CoV-2的复制。研究的数据表明，人类类器官是研究冠状病毒生物学的可靠实验模型。本次研究人员利用人类类器官研究冠状病毒提示SARS-CoV-2很容易在肠上皮细胞的肠道内以丰富的细胞类型复制，从而在肠道内产生大量感染性病毒颗粒。
参考资料：
https://science.sciencemag.org/content/369/6499/50?rss=1%3DRESR_MRKT_Researcher_inbound%3Dreferral%3Dresearcher_app
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