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自新冠疫情爆發以來，科學家們每天都對這種病毒有著新的認識。今日，頂尖學術期刊《科學》在線發表的一篇文章，坐實了過去關於新冠病毒（SARS-CoV-2）的一個猜想：它不僅能感染呼吸道細胞，還可以感染消化道細胞！
過去的多項研究表明，新冠病毒需要與ACE2結合，才能入侵人類細胞。根據已有的數據，ACE2主要存在於II型肺泡上皮細胞和纖毛細胞。但有意思的是，人體內，ACE2表達量最高的地方，卻是在小腸上皮細胞的刷狀緣（ brush border of intestinal enterocytes ）。此外，儘管新冠疾病主要的症狀出現在呼吸道，也有不少病例發現了患者的胃腸道症狀，並從患者的肛門拭子中檢測出了病毒RNA。這些結果表明，新冠病毒可能也會有胃腸道感染和糞口傳播途徑。
為了確認這一點，研究人員們培育了呼吸道和腸道的“類器官”（organoids），也就是從幹細胞出發，培育出具有器官特徵的結構。科學家們觀察到，無論是SARS病毒還是新冠病毒，都能感染來源於類器官的呼吸道上皮細胞。而在小腸的類器官中，科學家們同樣觀察到了SARS病毒與新冠病毒的感染現象。
▲顯微鏡下，科學家們看到了新冠病毒入侵腸上皮細胞的過程（白色為病毒雙鏈RNA）（圖片來源：參考資料[1]）
為了進一步確認哪些小腸細胞是新冠病毒的感染對象，研究人員們在顯微鏡下對這些小腸類器官進行觀察。觀察發現，在感染的24小時後，能看到極少數的感染細胞。而在感染的60個小時後，感染細胞的數量有著明顯增加。這些細胞展現出了正在增殖的腸上皮細胞祖細胞（proliferative enterocyte progenitor），以及ApoA1+ 腸上皮細胞（已完成分裂）的特徵。這些結果表明新冠病毒會感染腸上皮細胞的譜系。
而利用電鏡，研究人員們也看清了病毒在腸上皮細胞中的生命週期——新冠病毒會出現在腸上皮細胞的基底外側和頂部，亞細胞結構中的病毒複製也清晰可見。
▲利用電鏡技術，研究人員們看清了新冠病毒在腸上皮細胞中的生命週期（圖片來源：參考資料[1]）
最後，研究人員分析了這些受感染的腸上皮細胞中，RNA表達會出現怎樣的變化。研究發現，新冠病毒會激活一系列和細胞因子以及干擾素有關的通路，這與I型和III型干擾素反應有關。這也與之前發表的論文結論具有一致性。
總結來看，本研究發現SARS病毒與新冠病毒都會感染從人類小腸類器官模型中獲取的腸上皮細胞譜系。值得一提的是，腸上皮細胞相較其前體，ACE2的mRNA水平提高了近1000倍，但新冠病毒對兩者的感染率卻很接近，這可能表明低水平的ACE2就足以促進病毒入侵細胞。
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作者也在論文最後指出，新冠病毒是過去20年來，第三個高度致病的人畜共患冠狀病毒了，同樣的情況在未來還有可能發生。然而我們目前對冠狀病毒的病理發生和傳播並不是非常瞭解，這一方面也是因為缺乏能夠準確模擬宿主組織的體外細胞模型。在這方面，類器官或許能提供寶貴的洞見。
參考資料：
[1] Mart M. Lamers et al., (2020), SARS-CoV-2 productively infects human gut enterocytes, Science, DOI: 10.1126/science.abc1669
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