新冠肺炎(COVID-19)患者的主要临床症状表现为高热、干咳、呼吸困难和乏力等,也有少数患者会出现消化道症状,例如恶心、呕吐和腹泻。此前,有病人的粪便样本中检测到新冠病毒(SARS-CoV-2)核酸,曾引起人们对SARS-CoV-2可能通过粪口途径传播的担忧。另外,SARS-CoV-2与分离于蝙蝠的RaTG13的全基因组序列相似度高达96%,提示蝙蝠可能是SARS-CoV-2的自然宿主。
研究人员也从中华菊头蝠(Rhinolophus sinicus)粪便中分离到SARS相关冠状病毒(SARSr-CoV)。
2020年5月11日,香港大学李嘉诚医学院微生物学系教授袁国勇团队在《自然·医学》发表文章,证实SARS-CoV-2可以感染人和蝙蝠的肠类器官(intestinal organoids),进一步表明SARS-CoV-2可能通过宿主肠道传播。
不同于单一细胞培养的体外实验系统,类器官(organoid)是一种基于成体干细胞的细胞培养体系,经过诱导分化后可以产生多种细胞,以模拟人体器官功能,可以简单理解为“迷你器官”。
在该研究中,科研人员借鉴人肠类器官的培养方法,首次成功建立了拥有4种主要肠道细胞(肠细胞、杯状细胞、潘氏细胞和肠内分泌细胞)的蝙蝠肠类器官。从临床样本中分离鉴定病毒是疫情防控的关键步骤。
科研人员将从3名COVID-19患者体内获得的鼻咽抽吸物与人或蝙蝠的肠类器官共培养。结果显示,肠类器官出现了明显的细胞病变反应,病毒载量也快速增加。作者认为,相比于实验室常用于病毒分离的Vero细胞,肠类器官可用于分离病毒,并且效率更高。
研究人员还发现,在诱导分化的人肠类器官中,SARS-CoV-2入侵宿主细胞所需的ACE2和TMPRSS2的转录和表达水平均明显提高。
在蝙蝠肠类器官中也有ACE2和TMPRSS2蛋白的分布。关键的是,蝙蝠和人肠类器官均能够维持SARS-CoV-2的复制,肠细胞是SARS-CoV-2的主要靶细胞。该研究团队还从一名68岁伴有腹泻症状的COVID-19患者粪便样本中分离到了SARS-CoV-2病毒,意味着SARS-CoV-2可能感染了肠道细胞。
早先中山大学研究团队曾发现在COVID-19患者的胃部、十二指肠和直肠腺上皮细胞中,SARS-CoV-2核衣壳蛋白(NP)染色呈阳性。袁国勇团队的研究则为SARS-CoV-2感染人肠细胞并能进行复制增殖提供了直接证据,也部分解释了少数COVID-19患者出现消化道症状的现象。文章最后指出,SARS-CoV-2具体是通过粪口途径直接感染肠道细胞,还是患者呼吸道感染后的继发感染,仍需要进一步确定。