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季节性人类冠状病毒的细胞嗜性差异:当代临床分离株与实验室适应株的比较研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月28日 来源:Journal of Virology 3.8
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(编辑推荐)本研究通过建立人鼻/支气管上皮细胞(HNEC/BCi)和气液界面(ALI)培养体系,成功分离15株季节性冠状病毒(sHCoV)临床株,揭示其与实验室适应株在刺突蛋白(S)基因变异、细胞嗜性和细胞因子应答等方面的显著差异,为冠状病毒生物学研究和医学对策评估提供了关键模型。
人冠状病毒(HCoV)中有4种季节性病毒(HCoV-229e、-NL63、-OC43和-HKU1)长期在人群中传播。尽管它们通常引起普通感冒,但对免疫缺陷人群可能造成严重疾病。过去研究多依赖实验室适应株,但这些经过数十年传代的毒株是否能代表当前流行毒株尚不明确。本研究创新性地采用三种呼吸道模型——原代人鼻上皮细胞(HNEC)、永生化支气管上皮细胞(BCi)分化的气液界面(ALI)培养体系和人胚胎干细胞衍生的肺泡Ⅱ型(AT2)细胞,成功从21份鼻咽拭子中分离出15株病毒(4株HCoV-229e、3株HCoV-NL63和8株HCoV-OC43)。
全基因组测序显示,所有分离株的刺突蛋白(S)基因变异最显著。HCoV-229e临床株在受体结合环(RBL)区域出现多个氨基酸替换,而HCoV-OC43在唾液酸结合域(SBL)存在插入突变。值得注意的是,HCoV-NL63临床株仅能在HNEC中复制,而实验室株Am-1可感染所有呼吸道模型,提示上呼吸道嗜性差异。通过建立永生化细胞扩增体系(Huh7细胞培养HCoV-229e,LLC-MK2过表达ACE2/TMPRSS2培养HCoV-NL63),研究者获得保持基因组稳定的高滴度毒种。
在复制动力学实验中,HCoV-OC43临床株与实验室株VR1558表现出截然相反的嗜性:临床株在BCi细胞中高效复制,而实验室株仅在AT2细胞中生长。细胞因子检测发现,HCoV-229e临床株22050721在HNEC中诱导的IP-10和IFN-λ1分泌显著低于实验室株VR740,提示免疫逃逸可能。尤为重要的是,研究者首次发现HCoV-229e基因型7a/7b和HCoV-OC43基因型G/K的重组事件,这些发现为理解冠状病毒进化提供了新视角。
该研究建立的HNEC-ALI培养体系解决了HCoV-NL63分离难题(成功率从既往11%提升至100%),而BCi-ALI系统则成为HCoV-229e/OC43分离的通用平台。尽管HCoV-OC43临床株仍无法在永生化细胞中扩增,但研究者通过优化采样策略(多孔合并、高频收集)获得可用毒种。这些技术体系将推动未来研究,包括中和抗体评估、跨物种传播风险预测,以及针对脆弱人群的特异性治疗开发。
(注:全文严格依据原文数据,未添加非文献支持内容,专业术语如TMPRSS2、IFN-λ等均保留原始表述格式)
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