港大提取人体肺部干细胞 成功培养类呼吸道器官 助研发流感疫苗

撰文: 陈倩婷
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香港曾经历禽流感、沙士及猪流感等传染病侵袭,过去种种历历在目。香港大学研究团队今日(12日)公布一项研究结果,成功从人类肺部提取成体干细胞,加以培养成一种类器官,即类似人体呼吸道上皮组织,可用于预测新流感病毒感染人类的能力有多强。团队又指,这项技术是全球首创,有助日后研发应对新流感病毒的疫苗及药物,及早控制疫情,可改善公共卫生情况。

由香港大学微生物学系讲座教授袁国勇及研究助理教授周婕博士牵头的团队,与荷兰Hubrecht研究所合作,用了一年多时间成功研发出呼吸道类器官,即模仿人体呼吸道粘膜上皮,以预测新流感病毒会否对人类有感染能力。

袁国勇表示,如果从动物中找到新流感病毒,有效率地在呼吸道类器官繁殖的话,医疗团队可以制造快速测试,不停监察病毒数量会否有所增加,同时间筛选药物,务求尽快找到有效的抗病毒药物。他又以禽流感为例,科研团队可制造新的禽流感疫苗让禽畜注射,及早控制疫情。

袁国勇(左)与周婕(右)的研究团队,成功研发呼吸道类器官,有效预测新流感病毒会否感染人类。(陈倩婷摄)

类器官可保存逾一年 便于研究

袁国勇解释,今次研究的创新之处是利用少量肺组织抽取出成体干细胞,再将其加以培养成熟至近似人体组织的类器官。而由于如何令干细胞成熟,是整个研究最困难之处,周婕指出,研究期间测试过很多培养液,最终找出“PD medium”的效果最好,能培养出与人体原本组织相近的类器官。

过往不乏直接使用人体细胞做研究,但人的呼吸道上皮细胞只能保存2至3星期,正常肺组织更只能保存24至36小时,而类器官的特点在于可自我更新及自我组织,存活期逾一年,便于研究。

类器官可分辨流感病毒感染力

为了测试类器官的效用,研究团队在二维的类器官模拟感染两种已知会在人类爆发的流感病毒,分别是禽流感H7N9病毒,及于2009年曾全球大爆发的H1N1猪流感病毒,结果发现两种病毒于类器官繁殖的数量,明显较不会感染人类的禽流感H7N2以及典型H1N1猪流感两种病毒,高出几百至一千倍,证明可透过类器官分辨出哪些病毒能够感染人类,哪些病毒不会传染给人类,以此预测日后的新型流感病毒及其他呼吸道病毒,对人类的感染能力。

左图和中图的绿色细胞显示二维的成熟呼吸道类器官中的纤毛细胞,而右图中的绿色细胞是被H7N9病毒感染的细胞。蓝色和紫色分别代表细胞核和细胞肌动蛋白。(港大医学院提供显微镜图像)

袁国勇坦言,类器官有一定限制,包括类器官没有神经线及血管,与人体组织有异;而现时只能模仿到人体的中呼吸道组织,可以研究病毒如何进入人体,但若病人因下呼吸道疾病,如肺炎致死,则未在研究范围之内。他指下一步是希望付能研发成熟的肺气泡类器官,理解致命的原因。

研究团队已就今次研究结果申请美国专利,并在最新一期的《美国国家科学院的院刊》发表,袁国勇强调这是非常重要的进展,是研究病毒感染的第一步。

而周婕则指,类器官的应用广泛,可作为新的平台,用作其他呼吸道相关病毒研究。