3 d“lung-on-a-chip”模型来测试COVID-19和其他肺部疾病的新疗法

在全球范围内,肺衰竭是死亡的主要原因之一。许多条件可以影响和伤害肺部,包括哮喘、慢性阻塞性肺疾病、流感、肺炎、最近,COVID-19。为了更好地理解呼吸道疾病和开发新药物更快,布莱根妇女医院的调查人员设计了一个3 d“lung-on-a-chip”模型的远端肺和肺泡结构、微型气囊,以氧气为你的呼吸。这种创新,研究人员正在积极探索COVID-19病毒颗粒穿过气管和肺细胞的影响。值得注意的是,这种技术使科学家研究各种COVID-19疗法,如remdesivir,影响病毒的复制。他们的研究结果发表在美国国家科学院院刊》上。

“我们相信,这是一个真正的创新,“说y伯劳鸟张副生物工程博士学位。在布里格姆的医学和医学工程部门。“这是一个人类降低肺的首开先河的体外模型,可用于测试的许多生物机制和治疗药物,包括COVID-19研究抗病毒药物。”

理解和治疗COVID-19需要发展人体临床试验,即耗时又耗资源。有更好的实验室模型,如lung-on-a-chip,研究人员能够评估药物更快,帮助选择候选药物在临床试验中最可能成功的人。

张先生和他的同事们开发这项技术反映人类远端肺的生物学特性。先前的模型都是基于平面,通常由塑料材料,不合并肺泡的曲率和更严厉的人体组织。研究人员创建这个新模型与人类肺泡组织和刺激的材料更具代表性细胞生长在这些3 d空间。

在测试模型的有效性,研究人员发现3 d肺泡肺有效增长细胞,这些细胞在多个天充分填充气道表面。通过基因组测序,科学家观察到肺泡肺模型更接近人类远比先前的2 d模型肺。此外,lung-on-a-chip模型成功刺激呼吸的空气对人类正常的频率。

COVID-19之外,张的研究小组打算使用这种技术来研究广泛的肺条件,包括各种各样的肺癌。复制吸烟对肺部的影响,科学家们让烟渗入模型的空气室模拟呼吸事件,将烟入肺。从那里,他们测量了烟雾的影响,造成细胞损伤。

虽然这种创新有潜力大大扩大研究和治疗肺部疾病的可能性,该模型仍处于早期阶段,张说。目前,肺泡lung-on-a-chip只包含两个42中存在的细胞类型肺。在未来,研究人员希望将更多的细胞类型的模型,使之更临床代表人类的肺。

展望未来,张还希望研究COVID-19变异可以通过航空公司和旅游如何影响肺细胞和COVID-19疗法。他相信使用这个模型与其他3 d器官,如肠道,可以使研究人员可以研究口服药物的影响细胞在肺部。张还希望在不久的将来,这项技术可以实现迫切了解和发展新兴传染病的治疗方法。

“COVID-19而言,我们有非常小的时间表为开发治疗。在未来,如果我们准备好这些模型,我们可以很容易地使用它们来研究和测试疗法在临床试验是有限的紧急情况下,”张说。