港大提取人體肺部幹細胞 成功培養類呼吸道器官 助研發流感疫苗

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香港曾經歷禽流感、沙士及豬流感等傳染病侵襲,過去種種歷歷在目。香港大學研究團隊今日(12日)公布一項研究結果,成功從人類肺部提取成體幹細胞,加以培養成一種類器官,即類似人體呼吸道上皮組織,可用於預測新流感病毒感染人類的能力有多強。

團隊又指,這項技術是全球首創,有助日後研發應對新流感病毒的疫苗及藥物,及早控制疫情,可改善公共衞生情況。

由香港大學微生物學系講座教授袁國勇及研究助理教授周婕博士牽頭的團隊,與荷蘭Hubrecht研究所合作,用了一年多時間成功研發出呼吸道類器官,即模仿人體呼吸道粘膜上皮,以預測新流感病毒會否對人類有感染能力。

袁國勇表示,如果從動物中找到新流感病毒,有效率地在呼吸道類器官繁殖的話,醫療團隊可以製造快速測試,不停監察病毒數量會否有所增加,同時間篩選藥物,務求盡快找到有效的抗病毒藥物。他又以禽流感為例,科研團隊可製造新的禽流感疫苗讓禽畜注射,及早控制疫情。

袁國勇(左)與周婕(右)的研究團隊,成功研發呼吸道類器官,有效預測新流感病毒會否感染人類。(陳倩婷攝)

類器官可保存逾一年 便於研究

袁國勇解釋,今次研究的創新之處是利用少量肺組織抽取出成體幹細胞,再將其加以培養成熟至近似人體組織的類器官。而由於如何令幹細胞成熟,是整個研究最困難之處,周婕指出,研究期間測試過很多培養液,最終找出「PD medium」的效果最好,能培養出與人體原本組織相近的類器官。

過往不乏直接使用人體細胞做研究,但人的呼吸道上皮細胞只能保存2至3星期,正常肺組織更只能保存24至36小時,而類器官的特點在於可自我更新及自我組織,存活期逾一年,便於研究。

類器官可分辨流感病毒感染力

為了測試類器官的效用,研究團隊在二維的類器官模擬感染兩種已知會在人類爆發的流感病毒,分別是禽流感H7N9病毒,及於2009年曾全球大爆發的H1N1豬流感病毒,結果發現兩種病毒於類器官繁殖的數量,明顯較不會感染人類的禽流感H7N2以及典型H1N1豬流感兩種病毒,高出幾百至一千倍,證明可透過類器官分辨出哪些病毒能夠感染人類,哪些病毒不會傳染給人類,以此預測日後的新型流感病毒及其他呼吸道病毒,對人類的感染能力。

左圖和中圖的綠色細胞顯示二維的成熟呼吸道類器官中的纖毛細胞,而右圖中的綠色細胞是被H7N9病毒感染的細胞。藍色和紫色分別代表細胞核和細胞肌動蛋白。(港大醫學院提供顯微鏡圖像)

袁國勇坦言,類器官有一定限制,包括類器官沒有神經線及血管,與人體組織有異;而現時只能模仿到人體的中呼吸道組織,可以研究病毒如何進入人體,但若病人因下呼吸道疾病,如肺炎致死,則未在研究範圍之內。他指下一步是希望付能研發成熟的肺氣泡類器官,理解致命的原因。

研究團隊已就今次研究結果申請美國專利,並在最新一期的《美國國家科學院的院刊》發表,袁國勇強調這是非常重要的進展,是研究病毒感染的第一步。

而周婕則指,類器官的應用廣泛,可作為新的平台,用作其他呼吸道相關病毒研究。



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