抗擊疫情，干細胞在行動！最新研究證明：干細胞衍生的肺和心臟模型為新冠病毒治療提供了新見解

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作為抗擊新冠疫情的“新武器”，干細胞一直在行動。如今，科學家們利用人類多能干細胞（hPSC）衍生了功能性心臟和肺細胞，用來確定影響新冠病毒在心臟和肺中的表現機制，同時使用模型對可能的藥物進行了評估，這為多器官系統受累的新冠合理用藥提供了新見解。

從嚴防死守到如今的常態化疫情防控，人們似乎已經慢慢習慣了新冠病毒的存在，但徹底消滅病毒的意志我們始終堅定，為探尋有效的治療方法，如今干細胞也加入其中。

我們都知道，新冠病毒主要影響呼吸系統和肺系統，但嚴重的新冠患者還會引發肺部和心臟的并發癥，如心肌損傷、心率失常和血栓栓塞等等。

為了闡明病毒攻擊肺和心臟的致病機制，利用干細胞衍生的肺泡和上皮細胞進行實驗已經不再陌生。近日，來自澳大利亞的研究團隊使用人類多能干細胞（hPSC）衍生了功能性心臟和肺細胞，用來確定影響新冠病毒在心臟和肺中的表現機制和存在因素的異同。

他們的研究結果揭示了新冠感染心臟和肺細胞及組織的機制存在著明顯的差異，證明了針對肺部和心臟的治療需采用不同方案，并在肺和心肌細胞中鑒定了幾種具有不同抗病毒和毒性特征的抗病毒化合物，強調使用幾種相關細胞類型評估抗病毒藥物的重要性。

△ 多能人類干細胞肺和心臟模型的并行使用為治療SARS-CoV-2提供了新的見解

該項研究的數據為有效治療影響多器官系統的新冠病毒合理用藥組合提供了新見解，為助力新冠病毒的個性化治療提供了新思路。

干細胞心肺模型

為新冠病毒合理治療提供策略

新冠影響的不止是肺部，在一些康復患者的核磁共振及心電圖中可以看到，病毒對心臟的影響也不止一點。

心肌損傷、心率失常、血栓栓塞，感染過新冠的患者也同樣被這些心臟并發癥困擾著，而對病毒的感染機制，臨床上卻始終并不明朗。

為了闡明肺和心臟的分子機制，該研究團隊在人類干細胞衍生的肺泡II 型 (AT2) 上皮細胞和感染 SARS-CoV-2 的心臟培養物中進行了配對實驗。

△ hESC和ipsc來源的心肌細胞和AT2肺培養生成，用于建立SARS-CoV-2感染的體外模型

通過CRISPR-Cas9介導的ACE2敲除，研究團隊們首先證明了血管緊張素轉換酶2 (ACE2) 對于兩種細胞類型的SARS-CoV-2感染都是必不可少的，但肺細胞中的進一步加工需要TMPRSS2，而心肌細胞需要內體途徑。這些結果與核糖核酸 (RNA) 測序和定量聚合酶鏈反應 (qPCR) 分析相結合，表明肺 AT2 細胞的 ACE2 受體表達高于心臟細胞。

此外，病毒感染導致心肌細胞產生強烈的干擾素反應，但肺AT2細胞沒有。磷酸蛋白質組學分析的結果還表明，感染激活了肺AT2和心肌細胞中的不同途徑。這表明宿主反應明顯不同，轉錄組分析和磷酸化蛋白質組學反應強烈依賴于細胞類型。

總體而言，該項研究揭示了新冠病毒感染心臟和肺細胞和組織的機制存在顯著差異，雖然病毒進入與ACE2受體結合的兩個細胞都開始，但隨后的病毒感染途徑有很大不同。

因此，研究者們開始嘗試堅定幾種不同抗病毒藥物在肺細胞和心肌細胞上的作用效果，他們的研究數據將為有效治療影響多器官系統的病毒的合理藥物組合提供新的見解。

△ 肺部AT2和心臟細胞中的SARS-CoV-2感染依賴于ACE2

疫情當下

干細胞作為抗擊新冠“新武器”不負使命

干細胞再生醫學的發展，不僅為疾病建模、疾病治療帶來了新的途徑，如今它也加入了全民抗擊新冠病毒的大軍中，面對未知病毒，干細胞也在探索更多有效的應對策略。

自疫情爆發以來，間充質干細胞治療新冠肺炎甚至成為了臨床研究和臨床實踐的規范和指導，為抗疫期間提供了大力支持，更被應用在了重癥及危重癥患者的救治探索中，在提高救治成功率和降低死亡率方面起到了一定作用。

不僅是我國已啟動多項干細胞新冠肺炎研究項目，全球各地更是相繼開展了干細胞治療新冠肺炎臨床研究，掀起了一場“干細胞之風”。美國、英國、韓國、日本、以色列等多個國家，都在爭相開展干細胞臨床試驗，干細胞成為了抗疫不可或缺的重要力量，國際上已有多個國家將干細胞應用到了新冠肺炎的臨床治療研究中，更有多個新藥臨床試驗申請（IND）獲批。

綜合當前研究結果，間充質干細胞(MSC)治療COVID-19安全性良好，在縮短病程、減輕肺部損傷、降低炎癥因子水平等方面顯示出一定的臨床療效，有望為治療重型、危重型新冠肺炎提供新的手段。

顯然，干細胞技術已經成為了疫情之下不可或缺的抗疫“新武器”，而干細胞更是憑借著抑制炎癥、免疫調節等功能作用，不僅在疫情之中發光發熱，也依然持續在多種難治性、疑難性疾病的治療中發揮重要功效，包括膝骨關節炎、帕金森病、卵巢早衰、銀屑病、抗宿主病、糖尿病等等。

參考資料：

Parallel use of pluripotent human stem cell lung and heart models provide new insights for treatment of SARS-CoV-2: Rajeev Rudraraju, Matthew J Gartner. bioRxiv. 2022. DOI: https://doi.org/10.1101/2022.09.20.508614