研究人員將SARS-CoV-2偽病毒注射入移植體，24小時后檢測到SP-B+AT2細胞熒光素酶(LUC)的表達顯著高于對照組(圖1j)。LPs誘導形成的肺異種移植體對SARS-CoV-2病毒感染同樣敏感。
圖1j SARS-CoV-2偽病毒感染肺異種移植體
Part 2
考察SARS-CoV-2感染肺類器官可以模擬COVID-19的病理特點
研究人員將肺類器官與SARS-CoV-2共培養，考察SARS-CoV-2感染肺類器后病理變化，感染24小時后，肺類器官中SARS-CoV-2
DNA及SARS-S蛋白含量顯著升高(圖2a,b)，RNA序列檢測結果證實了SARS-CoV-2的強勁復制。研究人員還發現肺類器官中趨化因子及細胞因子表達顯著上調，但并未檢測到I型和III型IFNs。
圖2 a,b 肺類器官中SARS-CoV-2 DNA及SARS-S蛋白含量檢測結果
基因集合富集分析(GSEA)結果顯示，感染的肺類器官多條信號通路上調，如TNF信號通路、IL-17信號通路、趨化因子信號通路等，其中IL-17信號通路的上調與COVID-19患者肺組織的檢測結果相一致(圖2f,
h)。以上研究結果均表明人肺類器官模型可以作為研究SARS-CoV-2感染以及致病機制的工具。
圖2f hPSC誘導的肺類器官與對照組相比不同信號通路基因過表達分析
圖2h COVID-19患者與健康者相比不同信號通路基因過表達分析
Part 3
使用hPSC來源的肺類器官篩選治療COVID-19的候選藥物
為了明確能夠阻斷SARS-CoV-2偽病毒感染的候選藥物，研究人員將hPSC來源的肺類器官轉移至384孔板，培養6小時使其成團。選擇FDA批準的藥物以10 μM的濃度處理2小時后，將SARS-CoV-2偽病毒與肺類器官共培養，24小時后對類器官進行熒光素酶活性分析。選擇Z值<-2孔使用的藥物為候選藥物。對不同濃度的候選藥物進行藥物效力和細胞毒性分析(圖3e, f, g)。imatinib、mycophenolic acid(MPA)和quinacrine dihydrochloride(QNHC)三種藥物被證實不依賴于細胞毒性，以劑量依賴的方式阻斷SARS-CoV-2偽病毒感染。
圖2e, f, g Imatinib, MPA, QNHC效力及細胞毒性檢測曲線
免疫熒光染色結果顯示，使用10 μM imatinib、3μM MPA或4.5 μM QNHC處理肺類器官，可顯著降低SARS-CoV-2偽病毒的感染率(圖3h)。
圖3h SARS-CoV-2偽病毒感染imatinib, MPA, QNHC處理過的肺類器官
為了評估藥物在體內的抗病毒感染活性，研究人員將LPs注射到NSG小鼠皮下，待其4個月生長成熟后，將imatinib、MPA和QNHC分別注射入異種移植體內，三小時后使用SARS-CoV-2偽病毒感染該移植體(圖3i)。24小時的免疫熒光檢測結果顯示，三種藥物均能阻止SARS-CoV-2偽病毒對AT2細胞的感染(圖3j)。
圖3i LPs誘導形成肺泡組織的小鼠體內給藥方案
圖3j 體內給藥后，SARS-CoV-2偽病毒感染肺異種移植體
類器官因其在結構組織及功能上與體內組織器官高度相似，可用于體外模擬體內生理病理變化過程，因此選擇人肺類器官做為COVID-19藥物篩選的工具將會更加便捷。目前，已有三個使用imatinib治療COVID-19患者的臨床試驗(NCT04346147, NCT04357613，NCT04356495)注冊。使用類器官進行藥物篩選的研究可以更好地為臨床試驗提供數據支持。