豬流行性腹瀉病毒(PEDV)是一種有囊膜的單股正鏈RNA 病毒，與豬傳染性胃腸炎(TGEV)同屬于α 冠狀病毒屬。PEDV 能引起新生仔豬嘔吐、腹瀉和嚴(yán)重脫水等臨床癥狀，具有較高的死亡率，每年給豬養(yǎng)殖業(yè)造成大量的經(jīng)濟(jì)損失。PEDV 具有高度腸致病性，主要感染小腸的絨毛上皮細(xì)胞，引起小腸絨毛脫落并破壞體內(nèi)粘膜屏障的完整性。目前，對PEDV 的體外研究主要在非豬源細(xì)胞系中進(jìn)行，例如來自非洲綠猴腎的Vero 細(xì)胞和來自人胚胎腎的HEK293 細(xì)胞。與正常哺乳動物細(xì)胞不同，Vero 細(xì)胞是干擾素缺陷細(xì)胞，當(dāng)被病毒感染時不能產(chǎn)生I型干擾素。IPEC-J2 細(xì)胞是一種來自非仔豬的非轉(zhuǎn)化豬空腸上皮細(xì)胞系，但不能模擬體內(nèi)復(fù)雜的腸道上皮細(xì)胞系統(tǒng)，并且PEDV 臨床分離株在IPEC-J2細(xì)胞中通常不能很好地復(fù)制。缺乏可以重現(xiàn)體內(nèi)PEDV 感染過程的體外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是阻礙研究PEDV發(fā)病機(jī)理和制定新型有效控制PEDV 感染策略的瓶頸。2018年12 月發(fā)表于《Journal of Virology》 雜志上的研究論文報(bào)道了利用從豬腸道隱窩干細(xì)胞培養(yǎng)形成的腸道類器官感染PEDV。利用豬腸道類器官模型，證明PEDV 可感染腸道上皮細(xì)胞的多個譜系，與結(jié)腸類器官相比，PEDV 更易于感染回腸類器官。并且腸道類器官對IFN-λ 的先天性免疫應(yīng)答優(yōu)于對IFN-α。

該研究從十二指腸、空腸和回腸的腸隱窩干細(xì)胞分離并培養(yǎng)形成豬腸道類器官，并且能夠重現(xiàn)體內(nèi)的復(fù)雜的腸道上皮細(xì)胞系統(tǒng)，易受PEDV 的感染。 PEDV 可感染多種類型的細(xì)胞，包括腸道細(xì)胞、干細(xì)胞和杯狀細(xì)胞，而且和體內(nèi)感染結(jié)果一致?；啬c類器官比結(jié)腸類器官對PEDV 更敏感，體現(xiàn)不同腸段對PEDV 感染的差異性。此外，臨床分離株P(guān)EDV-JMS 在回腸類器官中比在細(xì)胞適應(yīng)毒株P(guān)EDV CV777 中繁殖地更好。PEDV 在感染過程中早期抑制IFN 產(chǎn)生。IFN-λ 比IFN-α 更有效地誘導(dǎo)抗病毒反應(yīng)和抑制PEDV 在回腸類器官中的感染。

腸道類器官模型與傳統(tǒng)的體外細(xì)胞模型的具有顯著優(yōu)勢，其提供了在體外系統(tǒng)中探索宿主與病原體相互作用的獨(dú)特平臺，并概括了胃腸道的復(fù)雜細(xì)胞結(jié)構(gòu)特性。盡管培養(yǎng)人和小鼠腸類器官模型方面取得了很大進(jìn)展并且已經(jīng)使用這種類器官系統(tǒng)來更好地理解腸道微生物感染造成的腸道生理學(xué)和病理學(xué)特性，但先前的研究尚沒有來自豬腸道類器官感染腸道病毒的報(bào)道。研究中從豬腸道隱窩干細(xì)胞建立了豬腸道類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，為研究豬腸道生理學(xué)和腸道病原體的多種生物學(xué)方面提供了獨(dú)特的平臺，它們在保持宿主的遺傳特性的同時很好地模擬小腸的結(jié)構(gòu)和功能。來自同一供體的不同腸段的隱窩干細(xì)胞形成的腸類器官PEDV 感染并不相同。由于它們的獨(dú)特特征，豬腸道類器官比傳統(tǒng)細(xì)胞系模型可以更好地模擬體內(nèi)腸上皮細(xì)胞的多種細(xì)胞類型。該研究觀察到PEDV 能夠感染杯狀細(xì)胞和干細(xì)胞以及原代靶細(xì)胞即絨毛狀成熟腸細(xì)胞，這一發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)得到了證實(shí)。該研究建立了一種新的可模擬體內(nèi)的體外類器官細(xì)胞模型，用于探索PEDV 的致病機(jī)制及宿主和各種豬腸道病毒之間相互作用機(jī)制。