人肝类球体:评估抗出血热病毒药物的新兴有力模型

时间:2025年5月12日
来源:Antiviral Research

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出血热病毒(HFVs)治疗手段有限,现有体外模型存在不足。研究人员评估人肝类球体(HLS)模型用于抗病毒评估。发现部分病毒能在该模型复制,且评估了抗病毒化合物效果。该模型可补充传统模型信息,助力研究病毒致病机制等。

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出血热病毒(HFVs)是一类令人谈之色变的病毒,它们分属于不同家族,像尼罗病毒科、汉坦病毒科等。这些病毒大多具有人畜共患的特性,能通过节肢动物叮咬、接触感染粪便或吸入气溶胶等多种途径传播,甚至部分还能在人与人之间传播。一旦感染,患者会出现发热、血管调节紊乱、出血以及器官衰竭等严重症状,而肝脏常常是它们攻击的重要目标之一。比如克里米亚 - 刚果出血热病毒、裂谷热病毒(RVFV)和黄热病病毒(YFV)感染,都可能导致肝脏遭受不同程度的损伤。
目前,针对几乎所有的出血热病毒,都缺乏有效的治疗方案。在抗病毒药物研发过程中,传统的体外 2D 细胞培养模型虽然简单且成本低,但因其细胞常经过基因改造,无法完全模拟人体的真实生理环境,导致许多在 2D 模型中有效的药物,在后续的动物实验或人体试验中却失败了,这不仅耗费了大量的时间和金钱,还阻碍了抗病毒药物的研发进程。为了填补 2D 细胞培养模型和体内动物模型之间的差距,同时遵循 3R 原则(替代、减少和优化动物使用),研究人员开始探索更复杂、更具预测性的模型,3D 细胞培养模型应运而生,人肝类球体(HLS)模型就是其中之一。

法国的研究人员开展了一项针对人肝类球体模型用于评估抗出血热病毒药物的研究,相关成果发表在《Antiviral Research》上。这项研究意义重大,它为抗病毒药物的研发提供了新的视角和方法,有助于更深入地了解病毒的致病机制和宿主 - 病原体之间的相互作用,从而推动抗出血热病毒药物的开发。

研究人员运用了多种关键技术方法。在病毒研究方面,采用组织培养半数感染剂量(TCID50)试验和空斑形成试验来滴定病毒,通过定量实时逆转录聚合酶链反应(RT-qPCR)测定病毒 RNA 含量;在细胞研究方面,利用细胞活力检测试剂盒(CellTiter-Glo® 3D Cell Viability Assay)测量细胞内三磷酸腺苷(ATP)含量评估细胞活力,通过液相色谱 - 质谱(LC-MS)检测细胞色素 P450(CYP)活性来评估细胞功能。

下面来看具体的研究结果:

  1. 病毒在人肝类球体中的复制情况:研究人员首先检测了人肝类球体在实验条件下的活力和功能,发现其 ATP 水平和白蛋白分泌情况良好,确认了模型的有效性。随后,用高感染复数(MOI = 10)的多种出血热病毒感染人肝类球体。结果显示,阿赫姆拉出血热病毒(AHFV)和黄热病病毒(YFV)在该模型中无法有效复制,而皮里塔病毒(PIRV)和裂谷热病毒(RVFV)能够复制,但皮里塔病毒的复制存在较大差异,部分样本有复制迹象,部分则没有。裂谷热病毒的两个毒株(H13/96 和 Chad 2001)在感染后 2 天就能检测到显著的病毒 RNA 产生,且能持续到 4 天。
  2. 病毒复制与 MOI 的关系:为进一步探究皮里塔病毒和裂谷热病毒的复制特性,研究人员测试了不同的 MOI。结果发现,皮里塔病毒仅在最高 MOI(3.33)时才出现复制,且样本间差异明显;裂谷热病毒的两个毒株在不同 MOI 下均能复制,但 MOI 越低,样本间的差异越大,病毒 RNA 产量随时间增加。
  3. 裂谷热病毒对人肝类球体的影响及不同模型的感染性差异:裂谷热病毒 Chad 2001 毒株会导致人肝类球体出现明显的细胞病变效应,使球体完整性受损,感染 4 天后细胞存活率仅为 40%。研究人员对比了裂谷热病毒在人肝类球体、Huh7.5 细胞系和感染小鼠肝脏匀浆中的感染性,发现其在 Huh7.5 细胞中的感染性最高,在人肝类球体和小鼠肝脏匀浆中的感染性较低,但人肝类球体的感染性与小鼠肝脏匀浆处于同一数量级。
  4. 抗病毒药物在人肝类球体中的效果:研究人员选择了法匹拉韦(favipiravir)、硝唑尼特(nitazoxanide)、利巴韦林(ribavirin)和 Galidesivir 这几种已知的广谱抗病毒化合物,在人肝类球体和 Huh7.5 细胞系中评估其抗病毒活性。结果显示,在人肝类球体中抑制病毒复制需要更高浓度的法匹拉韦、硝唑尼特和 Galidesivir,且这些药物在人肝类球体中表现出不同程度的细胞毒性。利巴韦林在人肝类球体中无细胞毒性,且呈现出剂量依赖性的抗病毒效果。

综合研究结果和讨论部分,人肝类球体模型对某些出血热病毒具有一定的易感性,尤其是属于 Hareavirales 目的病毒,但对正黄病毒属的病毒不敏感。虽然该模型在病毒复制方面存在一些局限性,如需要高 MOI 感染且存在差异,但它仍然能够用于评估抗病毒药物的活性和细胞毒性。此外,人肝类球体模型可以作为 2D 细胞培养模型的补充,为抗病毒药物的临床前评估提供更多有价值的信息,有助于研究抗病毒化合物的耐药机制和作用机制,还能用于研究病毒的复制机制、致病因素以及宿主 - 病原体之间的相互作用,在生命科学和医学研究领域具有重要的意义。

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