《Nature Communications》：HCMV infection disrupts barrier functions and promotes epithelial–mesenchymal transition in a cholangiocyte organoid model
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本研究针对人巨细胞病毒(HCMV)与胆道病变的因果关系，通过建立人iPSC来源的胆管样细胞(CLC)类器官模型，首次证实HCMV可直接感染胆管上皮并诱导上皮-间质转化(EMT)。研究发现HCMV感染导致类器官结构异常和屏障功能丧失，TGF-β信号通路特异性抑制剂可逆转EMT表型。单细胞RNA测序进一步揭示感染细胞的异质性，并在胆道闭锁(BA)患者肝组织中得到验证。该成果发表于《Nature Communications》，为HCMV相关胆道疾病的机制研究和靶向治疗提供了新思路。
在肝胆疾病研究领域，人巨细胞病毒(HCMV)感染与多种胆道病变的关联始终是悬而未解的谜题。临床观察发现，从硬化性胆管炎、胆道闭锁(BA)到肝移植后胆道并发症，HCMV的踪迹频繁出现于胆道疾病患者组织中。然而，这种病毒究竟是致病的元凶还是偶然的过客？传统研究受限于胆管上皮细胞获取困难及体外培养体系不完善，一直无法直接验证HCMV感染胆管上皮的致病机制。
为破解这一难题，研究团队创新性地建立了人诱导多能干细胞(iPSC)分化的胆管样细胞(CLC)类器官模型。这项发表于《Nature Communications》的研究首次证实HCMV可直接感染胆管上皮并诱发上皮-间质转化(EMT)。当类器官遭遇HCMV入侵后，原本规整的三维结构变得扭曲，屏障功能显著下降，犹如堤坝出现裂痕。通过批量RNA测序分析，研究人员发现EMT通路基因如SNAI1、ZEB1等显著上调，而关键上皮标志物E-钙黏蛋白表达下降。更引人注目的是，阻断转化生长因子-β(TGF-β)信号通路能有效遏制EMT进程，提示该通路在HCMV致病机制中扮演核心角色。
单细胞RNA测序技术进一步揭开了感染群体的异质性面纱。分析显示胆管细胞对病毒侵袭存在差异化响应：部分细胞呈现活跃病毒复制状态，另一些则进入潜伏样感染。在高病毒载量的细胞群体中，EMT相关基因和TGF-β通路组分表达尤为显著。为验证临床相关性，研究者检测了胆道闭锁患儿肝组织标本，在HCMV-DNA+细胞区域确实观察到EMT标志物表达增强。这些发现不仅构建了从体外模型到临床标本的证据链，更揭示了HCMV诱发胆道病变的双重机制——直接破坏胆管屏障与诱导细胞命运转变。
关键技术方法包括：建立人iPSC分化的CLC类器官模型模拟胆管微环境；运用批量与单细胞RNA测序解析宿主-病毒互作网络；通过TGF-β通路抑制剂(SB431542)进行功能验证；利用免疫荧光和原位杂交技术在胆道闭锁患儿肝组织中进行临床标本验证。
HCMV感染导致胆管类器官功能障碍
与未感染对照组相比，HCMV感染的CLC类器官出现生长抑制和结构畸形。跨上皮电阻测量显示屏障功能显著下降，紧密连接蛋白ZO-1的分布出现紊乱。病毒立即早期基因IE1/IE2的表达证实了活跃感染状态，且上清液中可检测到具有感染性的病毒颗粒。
转录组分析揭示EMT通路激活
批量RNA测序识别出356个差异表达基因，基因集富集分析显示TGF-β信号通路和EMT通路显著激活。实时荧光定量PCR验证了FN1、VIM等间质标志基因的上调，以及CDH1等上皮标志基因的下调。
TGF-β信号通路的关键媒介作用
在感染后第3天加入TGF-β受体抑制剂SB431542，可显著逆转EMT相关基因的表达变化。免疫荧光染色显示抑制剂处理组的E-钙黏蛋白表达恢复，而波形蛋白表达下降，证实TGF-β通路是HCMV诱导EMT的必要条件。
单细胞分辨率下的感染异质性
通过10x Genomics平台对感染后5天的类器官进行单细胞RNA测序，将细胞分为7个亚群。聚类分析发现高病毒基因表达的细胞群体同时高表达TGFB1、SNAI2等EMT相关因子，而潜伏感染细胞则高表达病毒潜伏标志基因US28。
胆道闭锁临床标本的验证
对8例HCMV-IgM阳性胆道闭锁患儿的肝组织进行多重荧光染色，发现在HCMV-DNA+细胞周围区域，波形蛋白阳性细胞比例较阴性区域增加3.2倍，且TGF-β1表达显著升高。
这项研究通过创新性的类器官模型，首次构建了HCMV感染直接导致胆管上皮EMT的完整证据链。研究发现不仅解释了病毒相关性胆道病变的病理基础，更揭示了TGF-β信号通路作为潜在治疗靶点的重要性。特别值得注意的是病毒存在的双重感染模式，这为理解HCMV在胆道系统中的持续存在和慢性损伤提供了新视角。该模型未来还可用于筛选保护胆管屏障功能的药物，为预防肝移植后胆道并发症提供新策略。
