人畜共患?。╖oonoses）指可自然地在人類與脊椎動(dòng)物間傳播的疾病，占新發(fā)傳染病的75%以上。蝙蝠被認(rèn)為是包括SARS、COVID-19等冠狀病毒，以及亨尼帕病毒等多種人畜共患病原的天然宿主。然而，由于缺乏體外生理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，目前絕大多數(shù)通過(guò)宏基因組學(xué)發(fā)現(xiàn)的蝙蝠病毒仍未能被成功分離與培養(yǎng)，極大限制了對(duì)其致病性、傳播路徑及跨種傳播風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)研究。

2025年5月15日，韓國(guó)大田基礎(chǔ)科學(xué)研究所聯(lián)合成均館大學(xué)等團(tuán)隊(duì)在頂刊Science發(fā)表了題為“Diverse bat organoids provide pathophysiological models for zoonotic viruses”的論文，首次建立了橫跨五種蝙蝠物種與四種器官類型的類器官資源庫(kù)，不僅填補(bǔ)了當(dāng)前蝙蝠-病毒互作模型的空白，更成功使用該類器官庫(kù)分離了兩種新型蝙蝠源病毒。抗病毒藥物療效測(cè)試中，該類器官庫(kù)表現(xiàn)出比傳統(tǒng)細(xì)胞系（如Vero E6細(xì)胞）更高的敏感性和特異性。至此，本研究為傳染病構(gòu)筑了全新的病毒溯源與藥物篩選的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

研究團(tuán)隊(duì)從東亞地區(qū)獲得的五種蝙蝠（包括大蹄蝠、中華菊頭蝠、東亞家蝠、山蝠與阿拉善伏翼蝠）中分離組織樣本，成功構(gòu)建了呼吸道（氣管、肺泡）、腎臟、小腸等四類類器官模型。

其中，氣管與肺泡類器官培養(yǎng)時(shí)添加了R-spondin1、Noggin、FGF10、FGF7及A83-01（TGF-β抑制劑）等因子，腎臟類器官則在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充了CHIR-99021與EGF以維持腎前體分化能力。小腸類器官培養(yǎng)基中則添加了EGF, Noggin, R-spondin1、Wnt信號(hào)激動(dòng)劑等。

多重免疫組化和scRNA-seq確認(rèn)，獲得的類器官系統(tǒng)高度還原了原代組織結(jié)構(gòu)與細(xì)胞多樣性。如在氣管類器官中，研究人員檢測(cè)到了豐富的纖毛細(xì)胞、基底干細(xì)胞和黏液細(xì)胞，而在肺部類器官中，支氣管和肺泡上皮細(xì)胞的復(fù)雜結(jié)構(gòu)也得到了很好的模擬。

四種類器官可在體外穩(wěn)定培養(yǎng)超過(guò)6個(gè)月，并通過(guò)冷凍復(fù)蘇維持表型不變，至此研究人員已成功建立4類可模擬蝙蝠器官生理特征的體外平臺(tái)。

圖1：來(lái)自5種蝙蝠的4種類器官的建立

為驗(yàn)證該平臺(tái)在病毒學(xué)研究中的適用性，研究團(tuán)隊(duì)選擇了多種代表性病毒株構(gòu)建感染模型。

結(jié)果顯示，SARS-CoV-2在除中華菊頭蝠小腸類器官外的所有小腸或呼吸道類器官中無(wú)法有效復(fù)制，表明SARS-CoV-2對(duì)中華菊頭蝠具有物種特異性。

相比之下，中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）在三種蝙蝠的氣管與肺泡類器官中均表現(xiàn)出高效復(fù)制，且病毒與受體DPP4的相互作用在蝙蝠和人類中保守。該發(fā)現(xiàn)支持MERS-CoV存在跨蝙蝠物種的宿主適應(yīng)性，且可能為人類感染的自然中間宿主提供了更合理的解釋路徑。

禽源與人源流感病毒方面，H1N1與H9N2在多數(shù)類器官中均具感染性，但H5N1感染能力更強(qiáng)，且更具致病潛力。

值得注意的是，RNA-seq分析結(jié)果顯示，MERS-CoV及IAV（人H1N1 CA04）感染均能顯著誘導(dǎo)干擾素刺激基因ISGs的表達(dá)，表達(dá)水平與病毒感染的強(qiáng)度密切相關(guān)，且不同病毒誘導(dǎo)的ISGs存在差異。

以上結(jié)果表明，蝙蝠類器官能夠有效地模擬病毒感染引起的免疫反應(yīng)，為研究蝙蝠在病毒感染中的免疫機(jī)制提供了重要工具。

圖2：多種蝙蝠呼吸道類器官對(duì)人畜共患病毒的感染模型

通過(guò)將蝙蝠糞便及腸內(nèi)容物樣本接種至原代小腸與腎類器官中，研究團(tuán)隊(duì)成功分離出兩種病毒。其在蝙蝠類器官中能夠高效復(fù)制，并且能夠誘導(dǎo)ISGs的表達(dá)?；蚪M測(cè)序和同源性分析顯示，分離的病毒與已知蝙蝠病毒存在顯著差異，表明其有極大可能是新發(fā)現(xiàn)的蝙蝠病毒。

值得注意的是，這些病毒在傳統(tǒng)細(xì)胞系（如MARC-145）中無(wú)法穩(wěn)定傳代，僅能在類器官或初級(jí)細(xì)胞中維持活性，凸顯了類器官平臺(tái)在病毒分離及培養(yǎng)中的獨(dú)特價(jià)值。

圖3：使用多物種和多器官蝙蝠類器官平臺(tái)分離和表征新型病毒

最后，為驗(yàn)證類器官作為抗病毒藥物篩選平臺(tái)的潛力，團(tuán)隊(duì)將3D類器官轉(zhuǎn)化為Matrigel包被的2D板式系統(tǒng)，在含EGF與Y-27632的誘導(dǎo)培養(yǎng)基中恢復(fù)72小時(shí)后進(jìn)行病毒感染，測(cè)試確認(rèn)了瑞德西韋（Remdesivir）等藥物抑制MERS-CoV和MRV在蝙蝠類器官中復(fù)制的能力。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，蝙蝠類器官在測(cè)試抗病毒藥物時(shí)表現(xiàn)出比傳統(tǒng)細(xì)胞系（如Vero E6細(xì)胞）更高的敏感性和特異性。

該研究首次建立了“多物種-多器官”蝙蝠類器官資源，從而提供了一種低風(fēng)險(xiǎn)、高保真度的新型病毒感染平臺(tái)。相比傳統(tǒng)細(xì)胞系，蝙蝠類器官對(duì)分離的原代病毒具有更高的培養(yǎng)穩(wěn)定性，對(duì)抗病毒藥物表現(xiàn)出更高的敏感性與特異性，因此在病毒溯源、傳播機(jī)制解析與快速藥篩中展示出極高的應(yīng)用潛力。

不過(guò)作者也在結(jié)尾指出，該平臺(tái)仍存在一定局限，如缺乏蝙蝠參考基因組以進(jìn)行遺傳分析，類器官系統(tǒng)中尚未整合免疫細(xì)胞，無(wú)法完全模擬體內(nèi)復(fù)雜免疫-上皮互作等。未來(lái)可進(jìn)一步拓展血管、神經(jīng)等組織類器官，并引入免疫細(xì)胞共培養(yǎng)體系，構(gòu)建更完整的蝙蝠微環(huán)境模擬系統(tǒng)，以推動(dòng)類器官平臺(tái)向“微型生態(tài)系統(tǒng)”方向演進(jìn)。