CelVivo 网络研讨会：体外疾病模型——从复杂性到治疗

视频信息

📺 原始视频：Webinar: In vitro disease models – from complexity to therapy

演讲者：Doris Wilflingseder 教授
机构：因斯布鲁克医科大学卫生与医学微生物学研究所
发布时间：11 个月前
观看次数：139 次

研究背景

Doris Wilflingseder 教授的研究团队专注于树突状细胞和巨噬细胞功能调控，通过病原体的调理素化模式研究相关的 3D 细胞培养微环境。他们使用分子微生物学工具、分子生物学工具、成像和免疫学方法，结合原代细胞模型和适当的细胞系来研究这些人类病原体：

• HIV-1 和 HIV-2
• 冠状病毒和其他呼吸道病毒
• 病毒-真菌或病毒-细菌共感染模型

为了优化和标准化人类屏障模型（黏膜、肺和皮肤），他们在系统中引入了免疫系统的相关组分，如树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞，以及补体系统和 T/B 细胞。

两大互补模型系统

1. 气液界面（ALI）模型

使用原代上皮细胞（非永生化细胞系），在桦木基纤维素上培养（去除动物源性成分）：

优势：

• 更接近生理状态
• 可轻松引入免疫细胞（树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、T/B 细胞）
• 可添加体液成分（如补体系统）
• 多重读出参数：TEER、活细胞成像、黏液纤毛清除率、ELISA、细胞因子检测、病毒载量、噬斑试验等

局限性：

• 需要约 3 周才能获得完全分化的系统
• 不适合高通量药物筛选

2. 肺类器官模型（CelVivo ClinoStar）

极性翻转：将类器官从基底朝外翻转为**顶端朝外（apical-out）**表型，更符合感染研究的生理状态。

CelVivo vs Matrigel/Geltrex 直接比较：

CelVivo 的核心优势：

• 生物反应器在培养箱内旋转运动，细胞始终处于运动状态
• 细胞轻松自组织，无需任何支架材料
• 去除所有动物源性成分
• 生长更快、纤毛细胞更多、黏液产生细胞表达更高

新冠感染研究关键发现

组织破坏与黏液过度分泌

SARS-CoV-2 感染的人类原代呼吸道上皮细胞显示：

• 广泛的组织破坏
• 黏液过度分泌和黏液栓形成
• TEER 值显著降低

黏液过度分泌在重症新冠患者中也有描述，证明该系统很好地反映了新冠患者屏障位点发生的情况。

Delta vs Omicron 变异株对比

先天免疫激活与补体系统

原始 SARS-CoV-2 变异株（野生型、Delta）引起非常高的先天免疫激活，表现为补体 C3 释放到上皮的基底侧，导致免疫细胞迁移和组织炎症。

补体抑制剂（C5aR 抑制剂）的惊人效果

加入 C5a 受体抑制剂后：

• 组织中的炎症反应几乎消失
• 病毒载量显著下降
• 黏液分泌显著减少
• 促炎细胞因子显著下调

这与意大利在新冠第一波疫情期间使用补体抑制剂挽救患者生命的病例报告相吻合。

结论：在感染初期抑制补体，可能有助于下调细胞因子风暴。

个性化中和试验平台

使用患者血清和唾液进行中和作用测试：

该系统可用于个性化方式测试 IgA 或 IgG 的中和能力，评估疫苗对新变异株的有效性。

问答环节

Q1：使用 ClinoStar 生成顶端朝外类器官的具体方案？

答：在 ClinoStar 中改变培养基组成以获得顶端朝外表型。将类器官在这种培养基中保留1-2 周，就能获得近似分化的表型。论文很快发表。

Q2：SARS-CoV-2 感染后纤毛摆动是否改变？

答：是的。抗病毒喷雾处理组纤毛摆动速度显著加快，可能通过更快摆动将病毒排出系统或阻止病毒颗粒附着。使用荧光标记微珠在活细胞模式下观察到纤毛速度显著高于对照孔。

Q3：使用了哪种 3D 细胞培养模型？

答：两种模型都用——肺类器官（顶端朝外）+ 气液界面模型。从鼻子到肺的所有不同模型都测试了。

关键要点总结

1. CelVivo ClinoStar 系统在类器官培养中优于传统 Matrigel/Geltrex

   • 纤毛细胞分化更好
   • 生长速度更快
   • 无需动物源性支架
   • 细胞自组织，始终处于运动状态

2. 气液界面模型与类器官模型互补

   • 气液界面：更生理化，可引入免疫细胞
   • 类器官：适合高通量筛选

3. 新冠感染模型揭示了重要的病理机制

   • 组织破坏
   • 黏液过度分泌与黏液栓形成
   • Delta 比 Omicron 穿透更深
   • 补体系统在先天免疫激活中的关键作用

4. 补体抑制剂（C5aR 抑制剂）的潜在治疗价值

   • 显著降低炎症反应
   • 显著降低病毒载量
   • 减少黏液分泌
   • 下调促炎细胞因子

5. 个性化中和试验平台

   • 可测试血清/唾液的中和能力
   • 可评估疫苗对新变异株的有效性
   • 可比较 IgA 与 IgG 的中和效果

文献信息

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