戊型肝炎病毒（HEV）在全球廣泛流行，尤其在東亞和南亞，在日美和西歐等發達國家也存在散發流行。HEV通常呈急性或潛伏感染，但在特殊人群如孕婦、接受過器官移植或存在基礎肝病的患者，HEV感染會導緻戊型肝炎重症化、慢性化、肝外損傷甚至死亡。有效的體外模型對于研究戊型肝炎的發病機制、病毒-宿主的互相作用以及藥物的研發至關重要。
目前，肝癌細胞系是研究戊型肝炎最為常用的體外模型，但其特征與正常肝細胞相距甚遠，在探究感染後宿主應答和抗病毒藥物評估方面存在一定的局限性。類器官是由多能幹細胞或器官祖細胞分化形成，它們與體内同來源的組織或器官具有高度相似的結構，是以在作為體外模型方面，具有保持源組織/器官細胞類型的結構、組成、多樣性和功能方面具有獨特優勢。
近日，荷蘭伊拉斯姆斯大學醫學中心潘秋衛教授與南方科技大學王藝瑾教授課題組在Science Advances（IF：14.136/Q1）發表了題為Recapitulating hepatitis E virus–host interactions and facilitating antiviral drug discovery in human liver–derived organoids的研究論文。該研究利用人源肝髒類器官成功建立了HEV體外複制和感染模型，該模型支援HEV感染的整個生命周期，适用于研究病毒宿主互作以及抗病毒藥物篩選。
（文章發表封圖）
課題組在前期及該項研究中發現，戊型肝炎患者的肝實質細胞（hepatocytes）和膽管上皮細胞（cholangiocyte）均可直接感染HEV。人類肝髒中有可以培養成類器官的幹細胞群。這些幹細胞位于膽道室，産生具有膽管細胞表型的類器官，可通過特定的培養條件分化為肝實質細胞。該項研究首先利用正常人源肝組織得到3D培養的類器官，再将HEV RNA轉染或通過病毒顆粒直接感染類器官，證明分化（具有肝髒表型）與未分化（具有膽管和肝髒兩種表型細胞）的3D肝髒類器官均能有效支援HEV複制及感染（圖1）。
圖1. 3D培養的人源肝髒類器官在分化（右）與未分化（左）的狀态下均能有效支援HEV複制及感染
研究人員之後采用Transwell培養系統，3D肝髒類器官能轉化成2D單細胞層。分化與未分化的2D肝髒類器官細胞也均能有效支援HEV複制及感染。進一步發現，該體系中病毒顆粒更傾向于從細胞頂端釋放到上清，而非從基底端，是以該模型一定程度模拟了人體肝髒的排毒方式（圖2）。
圖2. 2D培養的人源肝髒類器官細胞有效支援HEV複制及感染及其病毒釋放模式。
該研究通過轉錄組學以及tRNA組學，探究了HEV與宿主的互相作用，驗證了幹擾素通路激活及其抗病毒效應。此外，研究還利用3D類器官HEV複制模型進行了廣譜抗病毒藥物的篩選，結果顯示高三尖杉酯堿（Homoharringtonine）具有高效的抗HEV作用，在相同濃度下強于已在臨床使用的抗HEV藥物病毒唑（圖3）。目前，高三尖杉酯堿主要用于治療白血病，其抗HEV作用還有待後期體内試驗進行驗證。
圖3. 利用3D類器官HEV複制模型，篩選光譜抗病毒藥物文庫發現高三尖杉酯堿的高效抗HEV作用
綜上所述，該研究成功建立了人源肝髒類器官為基礎的新型HEV體外模型。該系統将極大推動關于HEV與宿主的互相作用以及抗病毒藥物篩選的研究。目前，該模型主要适用于基因3型HEV，其他基因型的模型還有待進一步探究和優化。
博士生李鵬飛為論文第一作者，潘秋衛教授、王藝瑾教授為共同通訊作者
原文連結：Li P, Li Y, Wang Y, et al. Recapitulating hepatitis E virus-host interactions and facilitating antiviral drug discovery in human liver-derived organoids. Sci Adv. 2022 Jan 21;8(3):eabj5908.
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