蝙蝠被认为是高度致病病毒的自然宿主，如中东呼吸综合症（MERS）和严重急性呼吸综合症（SARS）相关冠状病毒，以及马尔堡病毒和尼帕病毒。与这些病毒在人类中引起的严重且常常致命的疾病结果相比，感染后蝙蝠通常并不表现出明显的病毒病症。由马克斯·凯尔纳博士及海尔姆霍茨感染研究中心（HZI）科学主任约瑟夫·佩宁格教授领导的国际研究团队开发了一种创新的类器官研究平台，使他们能够深入研究蝙蝠黏膜上皮组织的细胞抗病毒防御机制。研究结果已发表在《自然免疫学》上，可能为开发针对病毒疾病的新疗法铺平道路。
为了研究蝙蝠黏膜表面的先天免疫防御，研究团队从埃及果蝠（Rousettus aegyptiacus）呼吸道和肠道组织中开发了类器官，埃及果蝠是高度致病的马尔堡病毒及其他对人类构成威胁的病毒的自然宿主。“由于它们独特的生活方式和低繁殖率，蝙蝠是研究方面的挑战性动物。因此，我们从蝙蝠黏膜组织生成了类器官，这些上皮细胞模型在培养中良好增殖并模仿初始的病毒暴露——黏膜表面作为许多病毒进入体内的入口，并协调对感染的抗病毒反应。”马克斯·凯尔纳解释说，他在2025年4月作为初级研究组负责人加入HZI，进一步研究病毒与宿主的共进化。
埃及果蝠是高度致病的马尔堡病毒的自然宿主，该病毒在人类中引起严重的出血热，使30%-90%的感染者死亡。此外，至今尚未有获批的马尔堡病毒病的抗病毒疗法或疫苗。在与斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院阿里·米拉齐米教授的团队密切合作下，研究人员在一个高安全性的生物安全四级（S4）实验室成功感染了蝙蝠类器官和人类气道类器官。在感染之前，与人类模型相比，蝙蝠类器官表现出显著更高的基线抗病毒免疫活性。
“我们的类器官实验表明，与人类的上皮细胞相比，埃及果蝠的上皮细胞表现出显著更强的基线抗病毒防御和增强的诱导先天免疫反应的能力，尤其是通过干扰素系统。”马克斯·凯尔纳解释说。“干扰素是先天免疫系统的一个核心组成部分，通过激活细胞内数百个抗病毒基因来对抗病毒感染。这可能使蝙蝠能够在感染的黏膜组织早期控制病毒复制，而人类细胞在感染早期阶段对马尔堡病毒的识别较为无效，导致无法控制的复制和在体内传播。”
特别是，III型干扰素在埃及果蝠的黏膜抗病毒免疫中似乎发挥了关键作用：在感染多种人畜共患病毒后，蝙蝠类器官表现出异常强烈的这些干扰素的产生。通过额外的III型干扰素刺激实验和基因修改，例如使用CRISPR/Cas9靶向敲除干扰素系统，证实了这些干扰素的强抗病毒活性。此外，研究人员还发现了一种自我放大型的III型干扰素表达基因调控机制，这为抵御病毒提供了持久的保护。“本研究的结果表明，蝙蝠能够通过多种先天免疫过程的结合有效防止病毒的失控复制，从而避免病毒性疾病。”约瑟夫·佩宁格表示。“了解这些动物对高度致病病毒的抗逆机制以及其免疫系统的进化适应性，对抗病毒疗法的开发和未来流行病的应对至关重要。”
除了对蝙蝠黏膜组织抗病毒机制的新见解外，蝙蝠类器官将为更精确地研究蝙蝠在基因和分子层面的复杂生物学提供一个创新平台。研究团队现在计划在复杂性方面进一步开发类器官模型，并将其提供给科学界。“对我们来说，让我们的发现和新开发的平台可供所有研究人员使用，具有特别重要的意义，这符合民主化的精神。”约瑟夫·佩宁格说。“只有通过合作，我们才能理解进化在像蝙蝠这样的动物身上所塑造的复杂机制，并基于此开发对抗和治疗病毒疾病的新方法。”
用于类器官生成的组织样本来自于格赖夫斯瓦尔德弗里德里希·莱夫勒研究所（FLI）的一群埃及果蝠繁殖群体。大部分研究在维也纳医科大学和奥地利科学院分子生物技术研究所（IMBA）进行，并与HZI合作。
