中國團隊利用器官芯片微系統“看清”新冠病毒致病機制
2021-01-18 09:06
來源: 科技日報

中國團隊利用器官芯片微系統“看清”新冠病毒致病機制

人工智能朗讀:

記者17日從中科院昆明動物研究所獲悉,該所鄭永唐團隊與中科院大連化學物理研究所秦建華團隊合作,利用器官芯片技術建立了一種體外肺器官微生理系統,模擬新冠病毒感染人體導致的肺組織損傷和免疫反應,為新冠病毒致病機制研究和快速藥物評價等提供了新策略和新技術。

肺臟是新冠病毒感染的主要靶器官。新冠肺炎臨牀主要有發熱、乏力、乾咳等,重症患者還可累及多個臟器,出現多器官功能衰竭。目前仍缺乏特效藥物和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,嚴重製約當前新冠病毒藥物研發進程。

器官芯片融合了物理、化學、工程學和生物學等多學科方法,可在幾平方釐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、鄭永唐等人利用此項技術,從人體肺組織複雜結構與功能特點出發,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。實驗建立了包含多種人源細胞、機械流體和組織界面等複雜因素的功能性肺泡—毛細血管屏障,然後開展芯片上的新冠病毒感染實驗。

結果顯示,當芯片上肺泡側上皮細胞暴露於新冠病毒後,上皮細胞內可見大量病毒複製,並出現肺組織屏障完整性破壞。轉錄組分析發現,新冠病毒感染在兩種細胞中觸發不同的響應機制。根據病毒載量計算,人肺泡上皮細胞呈現更強的病毒易感性,是病毒複製的主要場所,而人肺微血管內皮細胞中病毒載量較低,提示病毒可能通過感染肺上皮細胞間接影響內皮細胞。他們還發現,新冠病毒感染肺組織可能通過激活人體免疫細胞釋放大量炎症因子,誘發肺微血管內皮損傷。利用此模型,研究團隊還對抗病毒化合物的藥效進行了初步測試和評價。

此項研究具有建模週期短、成本低、人源性和易於監測等特點,可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。

(原標題:器官芯片微系統“看清”新冠病毒致病機制)

[編輯:馬靜欣]