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器官芯片微系統“看清”新冠病毒致病機制
2021/01/19 11:11:11瀏覽49|回應0|推薦0

利用器官芯片技術建立了肺器官的體外微生理系統,模擬了SARS-CoV-2感染引起的肺組織損傷和免疫應答,為SARS-CoV-2的致病機制研究和快速藥物評價提供了新的策略和技術。

肺髒是該病毒感染的主要靶器官。新冠肺炎臨床表現輕重不一,主要有發熱、乏力、幹咳等,重症患者還可累及多個髒器,出現多器官功能衰竭。現階段,仍缺少能夠在組織器官水平反映人體對新冠病毒感染響應的研究模型,這也是嚴重制約當前新冠病毒藥物研發進程的瓶頸之一。

器官芯片融合了物理、化學、工程學和生物學等多學科方法,可在幾平方厘米大小的流控芯片上仿生構建多種人體組織器官的微縮模型,用來反映人體器官的關鍵結構與生物功能。秦建華、鄭永唐等人應用此項手藝,從人體肺構造龐雜布局與性能特點出發,在具有多層分腔設計的可灌注微芯片中模擬人體肺泡組織微環境。本實驗建立了功能性肺泡-毛細血管屏障,包括人體細胞、機械體液和組織界面等多種複雜因素,並在芯片上進行SARS-CoV-2感染實驗。

結果表明,芯片上的肺泡上皮細胞暴露於新型冠狀病毒後,上皮細胞內病毒大量複制,肺組織屏障完整性受損。轉錄組分析研究發現,新冠病毒感染在兩種影響細胞中觸發方式不同的響應市場機制。根據病毒載量計算,人類抗細胞內分泌細胞表現出較強的病毒易感性,是病毒複制的主要場所,而人類肺微血管內滴細胞的病毒載量較低,表明該病毒可能通過感染肺內分泌細胞間接影響內分泌細胞。他們還發現,感染NCV的肺組織可能通過激活人體免疫細胞釋放大量炎症因子,從而引起肺微血管內皮損傷。利用該模型,研究者還對抗病毒化合物的藥效進行了初步測試和評價charging locker

這種模型系統具有建模周期短、成本低、人源性和易於監測等特點,可以得到傳統方法難以獲取的動態生物學信息,並可延伸用於多器官累及的新冠肺炎機理研究。相關成果已發表在國際著名期刊《先進科學》上。

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