中國團(tuán)隊(duì)利用器官芯片微系統(tǒng)“看清”新冠病毒致病機(jī)制

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

　　肺臟是新冠病毒感染的主要靶器官。新冠肺炎臨床主要有發(fā)熱、乏力、干咳等，重癥患者還可累及多個臟器，出現(xiàn)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(yīng)的研究模型，嚴(yán)重制約當(dāng)前新冠病毒藥物研發(fā)進(jìn)程。

　　器官芯片融合了物理、化學(xué)、工程學(xué)和生物學(xué)等多學(xué)科方法，可在幾平方厘米大小的流控芯片上仿生構(gòu)建多種人體組織器官的微縮模型，用來反映人體器官的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與生物功能。秦建華、鄭永唐等人利用此項(xiàng)技術(shù)，從人體肺組織復(fù)雜結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)出發(fā)，在具有多層分腔設(shè)計(jì)的可灌注微芯片中模擬人體肺泡組織微環(huán)境。實(shí)驗(yàn)建立了包含多種人源細(xì)胞、機(jī)械流體和組織界面等復(fù)雜因素的功能性肺泡—毛細(xì)血管屏障，然后開展芯片上的新冠病毒感染實(shí)驗(yàn)。

　　結(jié)果顯示，當(dāng)芯片上肺泡側(cè)上皮細(xì)胞暴露于新冠病毒后，上皮細(xì)胞內(nèi)可見大量病毒復(fù)制，并出現(xiàn)肺組織屏障完整性破壞。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染在兩種細(xì)胞中觸發(fā)不同的響應(yīng)機(jī)制。根據(jù)病毒載量計(jì)算，人肺泡上皮細(xì)胞呈現(xiàn)更強(qiáng)的病毒易感性，是病毒復(fù)制的主要場所，而人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞中病毒載量較低，提示病毒可能通過感染肺上皮細(xì)胞間接影響內(nèi)皮細(xì)胞。他們還發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染肺組織可能通過激活人體免疫細(xì)胞釋放大量炎癥因子，誘發(fā)肺微血管內(nèi)皮損傷。利用此模型，研究團(tuán)隊(duì)還對抗病毒化合物的藥效進(jìn)行了初步測試和評價(jià)。

　　此項(xiàng)研究具有建模周期短、成本低、人源性和易于監(jiān)測等特點(diǎn)，可得到傳統(tǒng)方法難以獲取的動態(tài)生物學(xué)信息，并可延伸用于多器官累及的新冠肺炎機(jī)理研究。相關(guān)成果已發(fā)表在國際著名期刊《先進(jìn)科學(xué)》上。（作者 趙漢斌）

　　轉(zhuǎn)自：科技日報(bào)

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