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肠道类器官工程化改造与感染研究应用2026-10-22 08:37:15

此外,由杯状细胞分泌的黏蛋白2可在腔面形成一层保护性黏液屏障,有效模拟了肠道抵御病原体定植的天然防御机制。肠道类器官的另一显著特点在于其高度的可操控性与可工程化潜力。经典的3D闭合结构虽高度仿生,却限制了腔内病原体或化合物的直接接触。为此,研究人员开发了显微注射技术,可将微生物或试剂精准导入类器官腔内。为便于从顶面直接操作,可通过特定酶处理或悬浮培养诱导类器官发生“极性反转”,使其顶膜面转向外侧,极大简化了感染模拟与药物渗透实验。另一种常用策略是将3D类器官解离后,在Transwell等支架上培养形成具有生理极性类器官衍生2D单层细胞模型,该模型操作简便、通量高,适用于多种检测。

当前,技术前沿更侧重于构建复杂的类器官共培养体系,通过引入免疫细胞、间充质细胞或共生微生物群等组分,以更全面地模拟体内肠道微环境及细胞间互作。感染模型的建立需精准模拟由宿主细胞分化状态决定的病原体嗜性与互作特异性。细胞分化过程会改变表面受体、宿主因子及细胞骨架结构的表达,直接影响不同病原体的感染效率。例如,鼠伤寒沙门氏菌主要利用III型分泌系统侵袭分化成熟的吸收性肠上皮细胞;轮状病毒与诺如病毒则严格依赖富集于终末分化细胞顶膜的特定受体完成感染;而隐孢子虫等寄生虫的生命周期亦与宿主细胞的分化状态紧密关联。
 
因此,能够再现完整上皮细胞分化谱系与极性的肠道类器官,为研究这些特异性感染机制提供了独特平台。目前,已有多种基于肠道类器官的衍生模型成功用于宿主-病原体互作研究。研究者可采用显微注射技术将细菌或寄生虫直接递送至类器官腔,模拟自然感染途径。另一种方法是诱导产生“极性反转”类器官,使其顶面外翻,已被用于研究鼠伤寒沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌等的顶面入侵机制。将3D类器官解离后形成的二维单层上皮模型,因其接种操作简便、易于监测,已成为研究病毒如诺如病毒和细菌感染的常用体系。
 
出自《肠道类器官模型在食源性致病微生物研究中的进展与挑战》作者郑军龙,付贵,张小蓝。