張覺超

《Cell》雜志發表
每一臺徠卡設備都有它*的定位，我們要做的就是保證其經得起時間的考驗，發揮它們應有的價值。今天，給大家帶來的是徠卡客戶用共聚焦產品SP5在《Cell》雜志上發表的題為“Inhibition of SARS-CoV-2 Infections in Engineered Human Tissues Using Clinical-Grade Soluble Human ACE2”的研究論文^[1]。關注研究熱點的同時給大家介紹一下徠卡顯微鏡對研究體系建立的助益。

進入2020年，科研人員們火力全開，為盡早開發出“解藥”而爭分奪秒。另一方面，主流期刊不吝篇幅地報導科研工作者們的研究進展。學術期刊《Cell》于4月24日刊發了一篇由三個科研團隊（瑞典卡羅琳斯卡學院、西班牙巴塞羅那理工學院和奧地利科學院）的科學家們聯合發表的研究論文，研究指出，hrsACE2（重組可溶性人源血管緊張素轉化酶2）能有效抑制病毒對宿主細胞的感染（圖1）。值得注意的是，該研究使用的hrsACE2蛋白作為一種治療急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的藥物，已經通過了I期和II期的臨床試驗^[2,3]，后續臨床轉化指日可待。

圖1 論文圖文摘要^[1]

介紹研究結果之前，讓我們先了解一下這篇論文使用的研究體系，作者是在一種工程化組織——類器官（Organoid）中開展的研究。類器官是由多能干細胞或特定器官來源的祖細胞在體外培養條件下分化形成的器官樣組織[4]。目前，科研工作者已成功實現對腸道、肝臟、腎臟、大腦等許多組織的類器官培養，并將其運用到疾病模型建立、藥物篩選、藥物安全性評價等相關研究中（圖2）?？梢哉f，類器官算是在學術界“小有名氣”的研究體系了，其相關研究的文章不乏大牛之作。2017年，類器官體系還被《Nature Method》雜志評選為2017年度技術[5]。我們今天關注的研究中就利用了人源血管類器官和腎臟類器官(圖1)。

圖2 類器官制備和應用前景簡圖^[4]

 
知識點：類器官的*特性^[4] 
(1) 必須包含原器官特異性的細胞；
(2) 必須表現出原器官一些*的功能；
(3) 必須形成與原器官相似的結構。
 
言歸正傳，我們看看今天這篇《Cell》論文是如何“養成”的。由于病毒與2003年SARS病毒存在一定的相似性，科學家們很快找到病毒在宿主細胞表面的關鍵受體ACE2（與SARS病毒受體相同）。作為“ACE2是SARS病毒刺突蛋白（Spike protein）受體”的發現團隊，本文的作者們長期關注ACE2蛋白的功能以及相關藥物的研究動向，想到了用臨床級hrsACE2阻斷病毒表面刺突與宿主ACE2蛋白結合從而抑制其感染能力（圖1）。研究思路清晰后，實驗在團隊協作下快速推進，在分離和鑒定病毒后，作者先通過實驗確定hrsACE2能特異性的抑制病毒對細胞株的感染（圖3）。

圖3 hrsACE2抑制病毒的細胞感染能力^[1]

在鼠源重組可溶性ACE2（mrsACE2）處理組為陰性結果的襯托下，細胞實驗完美收官，結果喜人。為了進一步驗證hrsACE2在組織內的作用，作者選用了類器官研究體系檢測了hrsACE2蛋白對病毒二次感染能力的影響。血管類器官（圖4）和腎臟類器官（圖5）中的結果顯示hrsACE2能有效抑制病毒對類器官的感染。其中，精美清晰的類器官標志分子共聚焦檢測圖片和紅線高亮的統計學差異也足以打動《Cell》的主編和審稿人。
 

圖4 hrsACE2抑制病毒感染血管類器官^[1]

圖5 hrsACE2抑制病毒感染腎臟類器官^[1]

 
恭喜客戶的研究論文行云流水般刊稿。不得不提，這篇文章從2月分離得到毒株到4月文章《Cell》見刊，筆者對研究組的工作效率真是佩服到“orz”。
 
感嘆該研究團隊飛一般工作效率之余，讓我們關注一下作者使用的共聚焦產品——徠卡SP5，真可謂老驥伏櫪，志在千里！SP5的上市時間可以追溯到2005年，時至今日，我們正在經歷SP8（2012年上市）的時代，即將迎來徠卡共聚焦新品STELLARIS的時代（敬請密切關注徠卡近期產品發布信息）。然而，每一年在高水平期刊發表的大作中，仍能看到SP5共聚焦“助攻”研究的佳作。足以看出徠卡產品的穩定性受到研究體系的青睞。

圖6 徠卡共聚焦光譜成像研發歷史

 
徠卡在共聚焦領域的研發生產，歷史悠久，各種創新設計不勝枚舉（圖6）。早在1998年，徠卡革命性地使用了棱鏡分光來替代濾片分光，帶領共聚焦成像跨入了光譜時代；2002將萬能的聲光可調分光器AOBS引入共聚焦，取代傳統的二向色鏡；2008年又再次開創性地將白激光引入共聚焦領域。白激光、AOBS及棱鏡分光三者的完美結合，使得共聚焦成像在光譜維度上同時實現了激發、分光以及發射三方面的*自由。2018推出的DIVE多光子系統，通過創新的4Tune設計，*實現多光子NDD外置檢測器的光譜自由，再一次帶領多光子成像進入了光譜時代。
 
徠卡創新的腳步從未停止，那么徠卡共聚焦人下一個攻克的 “成像自由”會是哪個維度？徠卡又會帶領共聚焦成像進入一個什么時代呢？敬請期待！
 
 
神秘共聚焦新品：STELLARIS

圖7 徠卡共聚焦新品STELLARIS

 
參考資料：
[1] Vanessa M, Hyesoo K, Patricia P, et al. Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2. Cell, 2020, 181: 1–9
[2] Haschke M, Schuster M, Marko P, et al. Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Recombinant Human Angiotensin-Converting Enzyme 2 in Healthy Human Subjects. Clinical Pharmacokinetics, 2013, 52(9):783-792.
[3] Khan A, Benthin C, Zeno B, et al. A pilot clinical trial of recombinant human angiotensin-converting enzyme 2 in acute respiratory distress syndrome. Critical Care, 2017, 21(1):234.
[4] Lancaster MA, Knoblich JA. Organogenesis in a dish: Modeling development and disease using organoid technologies. Science, 2014, 345(6194):283-283.
[5] Method of the Year 2017: Organoids. Nature Methods, 2018, 15(1):1-1.