Bardoxolone Methyl

OTC2025论坛深度聚焦类器官与疾病建模、新药发现/研发、3D细胞培养、类器官培养及质控。OTC2026合作热线：王晨180 1628 8769 2025年11月，中国疾病预防控制中心谭文杰团队在期刊《Journal of Biomedical Science》（IF：12.1）在线发表题为：Human coronavirus OC43 infection in human cerebral organoids: novel insights on pathogenesis and potential therapeutic interventions 的高水平研究论文。 1 abstracts 论文摘要 背景：自COVID-19大流行以来，合并脑炎或脊髓炎的个体中神经系统表现的发病率已被记录上升。与HCoVs感染相关的神经症状谱正在扩大。然而，季节性HCoVs感染中枢神经系统的感染特征及发病机制仍不清楚。迄今为止，没有药物能够特异性且有效地缓解HCoVs感染引起的神经系统症状。 方法：我们开发了由人类诱导多能干细胞衍生的人脑类器官（HCOs），并建立了血脑屏障（BBB）HCOs共培养模型。我们使用这些模型进行季节性人冠状病毒（HCoV）感染，以研究病毒在中枢神经系统（CNS）内的特性。利用RNA测序，我们初步探索了病毒诱导CNS炎症反应的机制。此外，我们还使用HCO模型评估了抗病毒和抗炎药物的疗效。 结果：我们的结果显示，在季节性冠状病毒中，HCoV-OC43能够在类器官中高效复制，主要感染神经元和星形胶质细胞，并破坏BBB的屏障功能。RNA测序分析显示，HCoV-OC43感染通过TNF和NF-κB信号通路触发炎症反应，导致细胞死亡、神经元功能受损及中间神经元信号传导受扰。值得注意的是，Bardoxolone甲基（CDDO-Me）显示出与瑞德西韦相当的抗病毒效果，同时减少了炎症和细胞死亡。 结论：总之，HCoV-OC43感染的HCOs为HCoVs在中枢神经系统（CNS）中的发病机制提供了宝贵的见解，并可能作为开发HCoVs感染新治疗策略的工具，包括COVID-19，尤其在探索治疗候选药物方面。 2 novelty 创新点 1. 首次证实季节性冠状病毒HCoV-OC43可在人脑类器官中高效复制并具神经毒性。 2. 构建hiPSC来源的人脑类器官与血脑屏障共培养模型，模拟病毒中枢神经系统感染。 3. 揭示HCoV-OC43通过TNF/NF-κB通路引发神经炎症及细胞死亡机制。 4. 发现抗氧化药物CDDO-Me具显著抗病毒与抗炎双重活性，效果媲美瑞德西韦。 5. 证实HCoV-OC43可破坏血脑屏障完整性，为冠状病毒神经侵袭研究提供新模型。 3 background 科学背景与研究现状 新冠疫情前，人冠状病毒（HCoV）被视作呼吸道病原，但COVID-19后大量患者出现脑雾、头痛等神经症，提示HCoVs可侵袭中枢。尸检与动物模型已在脑组织检出HCoV-OC43、SARS-CoV-2RNA及抗原，并观察到神经元死亡与脱髓鞘，然缺乏人源生理模型验证。 2D细胞与动物研究因物种差异、结构简单，难以模拟人脑复杂细胞网络及血脑屏障（BBB），致病毒神经嗜性、致病机制及药物评价数据匮乏。类器官技术兴起，hiPSC衍生的人脑类器官（HCOs）重现神经元、星形胶质细胞及早期神经网络，已用于寨卡、HSV-1、SARS-CoV-2等神经病毒研究，但对季节性HCoV仍空白。 因此，亟需建立人源三维模型，系统阐明HCoV-OC43等季节性冠状病毒在中枢的感染特征、分子病理及潜在治疗策略。 4 approach 技术路线与实验方法 1. 培养hiPSC至第45天，诱导形成含神经元、星形胶质细胞的背侧前脑类器官（HCOs）。   2. 用100 TCID50 HCoV-OC43等4种季节性冠状病毒及ZIKV感染HCOs，收集1–14 dpi上清与细胞，RT-qPCR测病毒RNA拷贝与TCID50，电镜与免疫荧光定位NP蛋白。   3. 对1、4、14 dpi样本进行RNA-seq，差异基因筛选及GO/KEGG富集，解析TNF/NF-κB等信号通路变化。   4. 建立Transwell三细胞BBB模型（HBEC+星形胶质细胞+周皮细胞），与HCOs共培养，测TEER与FITC-葡聚糖通透率评估屏障功能。   5. 药物干预组给予瑞德西韦、CDDO-Me、NEC-1单药或联合，4 dpi检测病毒载量、炎症因子mRNA、TUNEL凋亡及紧密连接蛋白表达，评价抗病毒与神经保护效果。 5 results graph 结果图 图1：HCoV-OC43在45天人脑类器官中高效复制。上清病毒RNA随时间升高，5天达峰；TCID50同步上升。细胞内病毒RNA 1–14 dpi持续增加，其余三株季节性HCoV无显著变化。免疫荧光检出NP蛋白分布于神经元；电镜见典型冠状病毒颗粒与包涵体。   图2：病毒细胞嗜性。NP与TUJ1+未成熟神经元、MAP2+成熟神经元及GFAP+星形胶质细胞共定位，SOX2+放射胶质细胞阴性；轴突内可见NP点状信号。  图3：转录组动态。1、4、14 dpi分别获得572、6977、7422个差异基因；炎症、TNF/NF-κB、NOD样受体通路显著上调，GABA能突触与钙信号下调。  图4：炎症与凋亡验证。感染后TNF-α、IL-6等6种促炎因子mRNA升高；TUNEL阳性细胞增多，含未感染旁观者细胞；caspase3、Fas、Apaf1表达上升。   图5：药物抑制病毒。10μM瑞德西韦与0.8μM CDDO-Me单药或联用显著降低上清及细胞内病毒RNA与TCID50，免疫荧光NP信号减弱；NEC-1无效。  图6：药物缓解炎症与凋亡。瑞德西韦和CDDO-Me单用或联用显著下调6种炎症因子mRNA，减少TUNEL阳性细胞及caspase3、Fas、Apaf1表达；NEC-1无显著改善。 图7：BBB破坏。HCoV-OC43顶端或基底侧感染共培养模型，TEER值下降，FITC-葡聚糖通透率升高；病毒可跨膜迁移。电镜显示HBEC空泡化，免疫荧光示claudin-5紧密连接断裂，出现合胞体样结构。 原文链接 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41194141/ END 免责声明：本文仅作知识交流与分享及科普目的，不涉及商业宣传，不作为相关医疗指导或用药建议。文章如有侵权请联系删除。 OTC2025论坛深度聚焦类器官与疾病建模、新药发现/研发、3D细胞培养、类器官培养及质控。OTC2026合作热线：王晨180 1628 8769

序言     2025 年，刘俊彤（Juntong Liu）等人在Journal of Biomedical Science发表研究，聚焦季节性冠状病毒 HCoV-OC43 的中枢神经系统致病机制与治疗干预，通讯作者为朱娜和谭文杰。新冠疫情后，冠状病毒相关神经系统症状日益受关注，但季节性冠状病毒对中枢神经系统的感染特征与致病机制尚不明确，缺乏特效治疗药物。该团队利用人诱导多能干细胞（hiPSC）构建人脑类器官（HCOs）及血脑屏障（BBB）共培养模型，首次证实 HCoV-OC43 可高效感染神经元和星形胶质细胞，通过激活 TNF 和 NF-κB 信号通路引发炎症与细胞死亡，并破坏血脑屏障完整性。研究还发现，瑞德西韦与 bardoxolone methyl（CDDO-Me）能有效抑制病毒复制、减轻炎症损伤。这项研究为解析冠状病毒神经致病机制提供了贴近人体的实验模型，也为包括新冠在内的冠状病毒相关神经系统并发症，提供了潜在治疗候选药物与研发工具。 摘要 背景：自新冠疫情（COVID-19）爆发以来，伴有脑炎或脊髓炎的患者中，神经系统症状的发病率已有记录显示呈上升趋势。与人类冠状病毒（HCoVs）感染相关的神经系统症状范围正不断扩大。然而，季节性冠状病毒对中枢神经系统（CNS）的感染特征及致病机制仍不明确。迄今为止，尚无任何药物被证实能特异性且有效缓解由人类冠状病毒感染引发的神经系统症状。 方法：本研究利用人诱导多能干细胞构建人脑类器官，并建立人脑类器官 - 血脑屏障（BBB）共培养模型。通过让这些模型感染季节性人类冠状病毒，研究病毒在中枢神经系统内的感染特征；借助 RNA 测序技术，初步探究病毒诱导中枢神经系统炎症反应的潜在机制；此外，还利用该人脑类器官模型评估了抗病毒药物与抗炎药物的疗效。 结果：研究结果显示，在季节性冠状病毒中，人冠状病毒 OC43（HCoV-OC43）能在人脑类器官内高效复制，主要靶向神经元和星形胶质细胞，并会破坏血脑屏障的屏障功能。RNA 测序分析表明，HCoV-OC43 感染可通过肿瘤坏死因子（TNF）和核因子 -κB（NF-κB）信号通路触发炎症反应，进而导致细胞死亡、神经元功能受损及神经元间信号传递紊乱。值得注意的是，巴多索隆甲酯（Bardoxolone methyl，CDDO-Me）展现出与瑞德西韦（remdesivir）相当的抗病毒效果，且能同时减轻炎症反应与细胞死亡。 结论：感染 HCoV-OC43 的人脑类器官为解析人类冠状病毒在中枢神经系统中的致病机制提供了宝贵见解，且有望成为研发人类冠状病毒（包括新冠病毒）感染新型治疗策略的工具，尤其在筛选治疗候选药物方面具有重要价值。 研究成果 1. HCoV-OC43可在人脑组织（HCOs）中高效复制，同时靶向神经元和星形胶质细胞。 图1 HCoV-OC43可在人巨细胞病毒中高效感染并复制 图2 HCoV-OC43感染人脑组织（HCOs）靶细胞 2. HCoV-OC43感染可导致HCo患者出现转录失调，可能激活 TNF 和 NF - κB 信号通路。 图3 HCoV-OC43感染人巨噬细胞（HCOs）导致细胞内RNA测序数据异常 3.HCoV-OC43感染会激活炎症反应，并在HCOs中诱导细胞凋亡。 图4 HCoV-OC43感染人鼻窦引发炎症与细胞死亡 4.Remdesivir和CDDO -Me能有效抑制HCoV-OC43感染，同时抑制HCOs中的炎症反应和细胞凋亡 图5 金刚烷胺（Remdesivir）与 CDDO -甲基腺苷（CDDO -Me）有效抑制人巨细胞病毒（HCoV-OC43）对人巨细胞（HCOs）的感染 图6 金刚烷胺（Remdesivir）与 CDDO -甲基腺苷（CDDO -Me）可有效抑制HCoV-OC43引发的炎症反应及人鼻病毒细胞（HCOs）凋亡 5.HCoV-OC43可引起血脑屏障（BBB）损伤 图7 HCoV-OC43感染破坏血脑屏障（BBB） 研究意义 该研究在冠状病毒神经致病机制探索与治疗研发领域具有多维度核心价值。首先，其突破传统 2D 细胞培养与动物模型局限，利用人诱导多能干细胞构建人脑类器官（HCOs）及血脑屏障共培养模型，更贴近人体生理环境，填补了季节性冠状病毒中枢神经系统感染研究中 “人体相关模型缺失” 的空白，为后续病毒神经 tropism 研究提供了更可靠的实验工具。其次，首次明确 HCoV-OC43 可高效靶向神经元与星形胶质细胞、破坏血脑屏障，并揭示其通过 TNF/NF-κB 通路引发炎症与细胞死亡的机制，不仅阐明了该病毒的神经致病路径，还为理解同属 β 冠状病毒的 SARS-CoV-2 神经损伤机制提供了参考（二者存在细胞靶向共性），丰富了冠状病毒神经病理的认知体系。最后，发现巴多索隆甲酯（CDDO-Me）与瑞德西韦均能有效抑制病毒复制、减轻炎症，尤其验证了 CDDO-Me 的广谱抗病毒潜力，为冠状病毒（含新冠）相关神经系统并发症提供了新治疗候选，打破了此前无特效缓解药物的困境，为临床治疗策略制定与药物研发提供了关键实验依据。 南方类器官，为广东省精准医学应用会疾病模型分会类器官学组的官方公众号，致力于为广大关心类器官发展前沿的医生、医学生、科研工作者及相关行业人士等，提供最前沿的优质资讯、文献解读、技术视频等服务。我们将持续关注类器官领域的最新技术进展、新闻资讯，并逐步完善公众号的运营服务，欢迎大家订阅南方类器官公众号！如有相关指导意见或合作交流意向等，欢迎大家加入读者交流群共同学习进步，我们会在里面分享文献推荐与文献原文！ 编辑：安韵欣 排版：李佳泽 初审：陈漪洋 复审：李刚 终审：孙俊川 张兴众