戊型肝炎病毒（HEV）在全球广泛流行，尤其在东亚和南亚，在日美和西欧等发达国家也存在散发流行。HEV通常呈急性或潜伏感染，但在特殊人群如孕妇、接受过器官移植或存在基础肝病的患者，HEV感染会导致戊型肝炎重症化、慢性化、肝外损伤甚至死亡。有效的体外模型对于研究戊型肝炎的发病机制、病毒-宿主的相互作用以及药物的研发至关重要。
目前，肝癌细胞系是研究戊型肝炎最为常用的体外模型，但其特征与正常肝细胞相距甚远，在探究感染后宿主应答和抗病毒药物评估方面存在一定的局限性。类器官是由多能干细胞或器官祖细胞分化形成，它们与体内同来源的组织或器官具有高度相似的结构，因此在作为体外模型方面，具有保持源组织/器官细胞类型的结构、组成、多样性和功能方面具有独特优势。
近日，荷兰伊拉斯姆斯大学医学中心潘秋卫教授与南方科技大学王艺瑾教授课题组在Science Advances（IF：14.136/Q1）发表了题为Recapitulating hepatitis E virus–host interactions and facilitating antiviral drug discovery in human liver–derived organoids的研究论文。该研究利用人源肝脏类器官成功建立了HEV体外复制和感染模型，该模型支持HEV感染的整个生命周期，适用于研究病毒宿主互作以及抗病毒药物筛选。
（文章发表封图）
课题组在前期及该项研究中发现，戊型肝炎患者的肝实质细胞（hepatocytes）和胆管上皮细胞（cholangiocyte）均可直接感染HEV。人类肝脏中有可以培养成类器官的干细胞群。这些干细胞位于胆道室，产生具有胆管细胞表型的类器官，可通过特定的培养条件分化为肝实质细胞。该项研究首先利用正常人源肝组织得到3D培养的类器官，再将HEV RNA转染或通过病毒颗粒直接感染类器官，证实分化（具有肝脏表型）与未分化（具有胆管和肝脏两种表型细胞）的3D肝脏类器官均能有效支持HEV复制及感染（图1）。
图1. 3D培养的人源肝脏类器官在分化（右）与未分化（左）的状态下均能有效支持HEV复制及感染
研究人员之后采用Transwell培养系统，3D肝脏类器官能转化成2D单细胞层。分化与未分化的2D肝脏类器官细胞也均能有效支持HEV复制及感染。进一步发现，该体系中病毒颗粒更倾向于从细胞顶端释放到上清，而非从基底端，因此该模型一定程度模拟了人体肝脏的排毒方式（图2）。
图2. 2D培养的人源肝脏类器官细胞有效支持HEV复制及感染及其病毒释放模式。
该研究通过转录组学以及tRNA组学，探究了HEV与宿主的相互作用，验证了干扰素通路激活及其抗病毒效应。此外，研究还利用3D类器官HEV复制模型进行了广谱抗病毒药物的筛选，结果显示高三尖杉酯碱（Homoharringtonine）具有高效的抗HEV作用，在相同浓度下强于已在临床使用的抗HEV药物病毒唑（图3）。目前，高三尖杉酯碱主要用于治疗白血病，其抗HEV作用还有待后期体内试验进行验证。
图3. 利用3D类器官HEV复制模型，筛选光谱抗病毒药物文库发现高三尖杉酯碱的高效抗HEV作用
综上所述，该研究成功建立了人源肝脏类器官为基础的新型HEV体外模型。该系统将极大推动关于HEV与宿主的相互作用以及抗病毒药物筛选的研究。目前，该模型主要适用于基因3型HEV，其他基因型的模型还有待进一步探究和优化。
博士生李鹏飞为论文第一作者，潘秋卫教授、王艺瑾教授为共同通讯作者
原文链接：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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