人类“迷你鼻”研究揭示为何呼吸道合胞病毒感染在儿童中比成人更严重
作者：贝勒医学院
编辑：斯蒂芬妮·鲍姆，审阅：罗伯特·伊根
呼吸道合胞病毒（RSV）感染通常对婴儿的影响远大于成人。成人感染RSV往往仅表现为普通感冒症状，而婴儿则可能发展为更严重的情况，包括危及生命的肺炎。全球范围内，RSV是婴幼儿严重肺部感染的最常见病因之一，每年导致数千名婴儿住院甚至死亡。
为何RSV对婴儿的影响更严重？为深入理解这种年龄差异的细胞机制，贝勒医学院研究团队通过比较婴儿与成人的人类鼻类器官（也称为“迷你鼻”）对感染的易感性和反应，揭示了关键差异。相关发现已发表于《感染杂志》。
鼻类器官如何助力研究
“人类鼻类器官是实验室培育的微小鼻组织模型，能模拟真实气道内壁结构，”共同第一作者、分子病毒学和微生物学博士后研究员迪维亚·纳加拉吉博士表示，“‘迷你鼻’包含人类鼻腔内壁的所有细胞类型：具有扫除黏液功能的纤毛细胞；可再生组织的干细胞样基底细胞；产生黏液的杯状细胞；以及离子细胞和刷细胞等稀有类型。”
“在真实人体气道中研究RSV难度较大，因此我们借助贝勒医学院3D类器官核心开发的人类类器官，在非侵入性条件下模拟真实环境进行感染研究。”
“为培育鼻类器官，我们采集了婴儿和成人的鼻腔内壁细胞样本，并将每份样本培育成三维‘微型组织’，”共同通讯作者、分子病毒学和微生物学教授莎拉·布卢特博士解释道，“我们优化了维持类器官健康并使其适用于RSV感染研究的关键方法。”
婴儿与成人类器官的关键差异
研究人员在感染前对比婴儿与成人类器官时，发现显著差异。例如，婴儿类器官中的细胞分裂和生长速度明显快于成人类器官。婴儿还拥有成人所没有的独特细胞类型，包括处于上皮-间质转化状态的异常基底样细胞群。
“婴儿还含有更多分泌型（黏液产生）细胞，这可能解释为何婴儿RSV感染常伴随堵塞气道的浓稠黏液，”纳加拉吉补充道。
RSV对不同类型细胞的感染机制
“我们还发现了RSV感染细胞类型的新机制，”共同作者、分子病毒学和微生物学助理教授瓦桑蒂·阿瓦丹胡拉博士表示，“我们确认纤毛细胞是主要感染目标，但进一步发现纤毛细胞的一个亚型——初级纤毛细胞，才是RSV在婴儿和成人体内复制的核心场所。这是全新发现。”
“在婴儿中，RSV的感染范围不仅限于纤毛细胞，还扩展至基底细胞和离子细胞（参与调节气道液体的稀有细胞）。这类感染在成人中未被观察到，”共同通讯作者、分子病毒学和微生物学教授佩德罗·皮德拉指出，“婴儿体内更广泛的病毒‘亲嗜性’（即靶细胞范围）可能与儿童更严重的疾病表现相关。”
RSV感染对气道细胞的影响
感染后，RSV会引发气道内壁的剧烈变化。它促使负责清除黏液和碎屑的纤毛细胞大量流失，其破坏可能导致黏液堆积并加重呼吸困难。感染同时增加了黏液产生型杯状细胞数量，尤其在婴儿中更为显著；成人虽也有增加，但程度较轻。与此同时，RSV感染减少了维持气道健康的克拉拉细胞，其数量下降可能加剧炎症和组织损伤。
“受感染的婴儿类器官显著向黏液产生方向偏移，这与临床上观察到的RSV患儿严重气道阻塞现象一致，”纳加拉吉说。
免疫反应与治疗启示
研究团队还深入分析了类器官对抗感染的机制。
“成人和婴儿细胞均激活了抗病毒和炎症通路，但婴儿的反应协调性较差，”皮德拉表示，“部分婴儿细胞显示出应激和炎症迹象，却未能有效阻止病毒。这种较弱的防御能力可能助长了病毒在幼嫩气道中的扩散。”
该发现通过提供人类鼻腔（RSV感染主要部位）首个详细的RSV感染细胞图谱，揭示了影响病毒感染靶点和机体反应的年龄差异，为更有效的个性化RSV护理迈出了关键一步。理解这些年龄特异性模式有望开发出针对承受RSV主要负担的婴儿的优化疗法。本研究还突显了类器官模型在细胞和分子层面研究呼吸道疾病、解析致病机制并推动更安全靶向疗法发展的重要价值。
更多信息：阿努巴马·拉詹等人，《单细胞测序分析呼吸道合胞病毒感染的儿童与成人人类鼻类器官揭示年龄差异、增殖多样性及新型细胞亲嗜性》，《感染杂志》（2025）。
由贝勒医学院提供
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