[發明專利]類器官病毒感染模型的構建方法和應用

在審

• 申請號: 202010178025.6
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111454878A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 張啟生;趙冰;方敏
• 申請（專利權）人: 張高華奧生命科學（上海）有限公司
• 主分類號: C12N5/071
• 分類號: C12N5/071;C12N7/00;C12Q1/70;C12Q1/02;C12R1/93
• 代理公司: 北京植德律師事務所 11780
• 代理人: 唐華東

本發明公開了一種類器官病毒感染模型的構建方法和應用。所述類器官病毒感染模型的構建方法包括以下步驟：(1)將3D培養的類器官與病毒感染液混合，然后平面化共孵育，完成感染過程；(2)感染完成后，使類器官脫離平面化狀態，重新回到3D培養的狀態，獲得分離培養的3D類器官。該模型的建立可用于抗病毒藥物的高通量篩選和藥物研發，以及用于病毒性疾病致病機理和對自然發生或實驗引起病毒感染的防御機理的研究，為病毒感染患者的臨床治療提供了新的策略。

技術領域

本發明屬于生物醫藥和細胞工程技術領域，具體涉及類器官病毒感染模型的構建方法和應用。

背景技術

冠狀病毒是一個廣泛的病毒家族，目前已知六種(229E、NL63、OC43、HKU1、MERS-CoV和SARS-CoV)可 感染人并引起呼吸道疾病的冠狀病毒，SARS-CoV-2則是第七種致病的冠狀病毒，可引起致命的呼吸系統疾病，具 有很強的傳染性和致病性。

傳統的病毒研究過程中，會采用細胞株如非洲綠猴腎細胞(Vero、AGMK、BGM)和人胚肺成纖維細胞等接種 病毒，擴增培養后分離病毒，再接種到動物模型如小鼠、大鼠、豚鼠和倉鼠進行病毒學研究，動物模型廣泛用于病 毒性疾病致病機理和對自然發生或實驗引起病毒感染的防御機理的研究。但動物模型之間存在個體差異，實驗結果 誤差較大，因此需要批量動物進行實驗，嚴重損害動物福利；還會引起動物間病原微生物的污染，不利于管理；模 型構建成功率低，周期長；而且模型數量規模小，不具有高通量篩選的可能；最關鍵的是新型冠狀病毒的受體Ace2 基因在物種間存在表達差異，限制了模式動物實驗結果的適用性。

類器官是一種接近于體內生理條件，具有自我更新能力和自我組織能力，且具有相應組織器官功能的一類細胞 團。類器官來源原代組織、胚胎干細胞和誘導多能干細胞中的其中之一，并依賴人工胞外基質(ECM)自我組織恢 復成原始組織細胞結構。與傳統的體外培養不同，類器官具有和原代組織類似的細胞組成和結構，并且包含小部分 具有穩定基因組，自我更新和分化潛能的干細胞。另外一個重要的特點是類器官可以在體外無限擴增并可以和普通 細胞一樣進行凍存。另外，類器官基于ECM培養方式也提供了一種可以體外探究細胞微環境對類器官生長的影響。 這些獨特的優勢使得類器官在學術研究和工業技術中得到了廣泛的應用。通過獲取少量的器官組織，便可在體外迅 速擴增得到大量的類器官，用于干細胞行為研究、藥物篩選、疾病模型建立和遺傳篩選。從健康人體和病人中獲取的類器官還可以建立類器官樣本庫，供世界范圍內的研究者進行相關研究。

基于類器官模型的特征，本發明首次提出利用人類器官構建新型冠狀病毒侵感染模型，該模型的建立可以規避 細胞模型和動物模型中的一些問題，較好的模擬和表征新型冠狀病毒在人肺器官中感染過程，并可應用于抗新型冠 狀病毒藥物的高通量篩選以及藥物研發，以及用于病毒性疾病致病機理和對自然發生或實驗引起病毒感染的防御機 理的研究，具有重要的社會、經濟和科學意義。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種類器官病毒感染模型的構建方法，該模型的建立可應用 于抗病毒藥物的高通量篩選、毒性測定和藥物研發，以及用于病毒性疾病致病機理和對自然發生或實驗引起病毒感 染的防御機理的研究，為病毒感染患者的臨床治療提供了新的策略。

因此，在一方面，本發明提供了類器官病毒感染模型的構建方法。在一實施例中，以人肺器官為例，病毒在人 肺類器官中的復制在感染后24小時達到頂峰，并且磷酸氯喹能有效抑制新型冠狀病毒對人肺類器官的感染和殺傷作 用。

在一方面，本發明提供了前述類器官病毒感染模型的構建方法獲得的3D類器官。

在一方面，本發明提供了前述類器官病毒感染模型的構建方法或3D類器官在病毒研究的用途。

在一方面，本發明提供了前述類器官病毒感染模型的構建方法或3D類器官在抗病毒藥物的篩選、毒性測定、病 毒性疾病致病機理、對自然發生或實驗引起病毒感染的防御機理的研究中的用。