《Scientific Reports》：Development and characterization of chicken lung organoids for in vitro modeling of avian influenza virus-host cell interaction
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本刊推荐：为克服传统2D细胞模型在模拟禽流感病毒-宿主相互作用中的局限性，Nicholson等研究人员成功开发了首个成年干细胞来源的鸡肺类器官模型。通过转录组学和形态学表征证实该模型能模拟鸡呼吸道多种上皮细胞类型，并支持高/低致病性禽流感病毒(HPAIV/LPAIV)的复制，其中HPAIV表现出更快的复制动力学。该模型为研究病毒致病机制、跨种传播及抗病毒靶点筛选提供了新型平台。
当高致病性禽流感病毒(HPAIV)在全球范围内引发动物疫情，甚至出现跨物种感染哺乳动物和人类的案例时，科学界迫切需要能够准确模拟病毒与宿主相互作用的研究模型。传统二维细胞培养体系虽然广泛应用，但其缺乏呼吸道组织的三维结构和细胞异质性，难以真实反映病毒感染过程。特别是在家禽中，由于鸡类缺乏RIG-I等重要的病毒模式识别受体，其免疫应答机制与其他物种存在显著差异，这使得开发物种特异性模型显得尤为重要。
近期发表于《Scientific Reports》的研究首次报道了成年干细胞来源的鸡肺类器官的成功建立。该模型通过模拟鸡肺的复杂结构和多种上皮细胞类型，为研究禽流感病毒的感染机制提供了更接近生理状态的平台。研究人员从SPF白来航鸡的肺组织中分离成年干细胞，通过优化培养条件，获得了具有中空管腔结构的类器官。这些类器官不仅包含立方状、鳞状等多种上皮细胞类型，还能产生黏液蛋白，较好地再现了鸡呼吸道不同区域的细胞特征。
研究团队采用多项关键技术对类器官进行了系统表征：通过批量RNA测序和单核RNA测序分析基因表达谱，利用苏木精-伊红(H&E)染色、免疫组织化学和透射电子显微镜进行形态学观察，并建立Transwell单层培养系统进行病毒感染实验。特别值得注意的是，单核RNA测序分析揭示了类器官中包含与Ⅱ型肺泡细胞相似的上皮细胞群以及可能代表杯状细胞和俱乐部细胞的分泌性细胞群。
在病毒感染实验中，研究人员使用两种低致病性禽流感病毒(LPAIV)和两种高致病性禽流感病毒(HPAIV)分别感染类器官单层细胞。结果显示，在高感染复数(MOI=5)条件下，所有病毒均在16小时达到峰值滴度，且HPAIV的峰值滴度显著高于LPAIV。在低感染复数(MOI=0.01)条件下，HPAIV表现出更快的复制动力学，24小时即可达到7-8 log10PFU/mL的病毒滴度。免疫荧光染色还发现，HPAIV感染24小时后，病毒核蛋白(NP)主要定位于细胞质，而LPAIV的NP仍主要集中在细胞核内，这表明HPAIV在类器官中的病毒生命周期进展更快。
组织形态学显示鸡肺组织包含次级支气管和副支气管等典型结构，免疫组化证实细胞角蛋白和甲状腺转录因子-1(TTF-1)在呼吸道上皮细胞中表达。类器官形态学观察发现类器官主要由简单的上皮细胞围绕大腔隙构成，包含假复层上皮区域，阿尔新蓝染色证实了酸性黏蛋白的产生。转录组学分析表明类器官与源组织在基因表达上高度相关，保留了流感病毒感染相关的关键基因(如ANP32A、ANP32B)和天然免疫通路基因(如MDA5前体IFIH1、NLRP3炎症小体组分)。单细胞测序在类器官中鉴定出4个主要细胞群：上皮细胞群1(类似肺细胞)、上皮细胞群2(分泌性细胞)、循环上皮细胞和成纤维样细胞。
该研究的创新性在于建立了首个鸡肺类器官模型，并证实其能支持禽流感病毒的复制，且能区分高、低致病性病毒的表型差异。与传统的MDCK细胞系相比，这一模型更好地模拟了鸡呼吸道上皮的复杂结构和细胞类型，为研究病毒趋向性、复制动力学和宿主反应提供了更可靠的平台。研究人员还指出，这一技术有望推广至其他禽类物种，如水禽和猛禽，从而更好地研究病毒在自然宿主中的进化。此外，该模型还可用于研究其他家禽呼吸道疾病，如新城疫、传染性支气管炎等，具有广泛的临床应用前景。
尽管该研究存在样本量有限、仅使用单一鸡品种等局限性，但鸡肺类器官模型的成功建立为禽类呼吸道疾病研究开辟了新途径。未来研究方向包括利用该模型筛选抗病毒药物、建立气-液界面培养系统促进上皮细胞分化，以及开发类器官-免疫细胞共培养模型以更全面地模拟宿主-病原体相互作用。这一模型不仅对兽医领域具有重要意义，也为理解禽流感病毒的跨种传播潜力提供了宝贵工具，符合"一体化健康"理念的需求。
