Поскольку каждая область легких по-разному реагирует на инфекцию, точное изучение воздействия вирусов — трудная проблема. Традиционные методы, включая тестирование на животных и базовые системы выращивания клеток в лаборатории, часто не способны отразить сложность реакций легких человека.
«Легкие на чипе» помогут в борьбе со следующей пандемией
Исследователи из Киотского университета разработали микрофизиологическую систему, имитирующую различные отделы легких человека. Используя стволовые клетки, ученые создали платформу для точного изучения воздействия респираторных вирусов на легочную ткань.
Иллюстрация чипов, имитирующих воздействие вирусов из легкие. Credit: KyotoU / Yokokawa lab.
Респираторные заболевания, подобные COVID-19 или сезонному гриппу, продолжают вызывать глобальные пандемии и создавать нагрузку на системы здравоохранения по всему миру. Эти вирусы способны нанести серьезный ущерб легким, особенно поражая два основных региона: верхние дыхательные пути и крошечные воздушные мешочки, где происходит газообмен — альвеолы. Возможность моделирования воздействия вирусов на легкие может сильно продвинуть исследования и защитить многих людей от заболеваний.
Структура легких.
Для решения этой проблемы ученые из Киотского университета создали микрофизиологическую систему, которая точно имитирует различные области легких. Это устройство спроектировано для воспроизведения как структур дыхательных путей, так и альвеолярных структур, что позволяет изучать, как респираторные вирусы воздействуют на разные части органов дыхания. Работа опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.
Структура искусственных легких
Иллюстрация чипов, имитирующих воздействие вирусов из легкие.
Система основана на изогенных индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (iPSC), фактически ученые взяли стволовые клетки и вырастили из них разные ткани легких. Ведущий автор работы Сачин Ядав отмечает, что легочные чипы, полученные из iPSC, позволяют моделировать различные реакции разных областей легких на респираторные вирусные инфекции.
Структура эксперимента и варианты воздействия микробов на «легкие на чипе».
Исследование команды представляет собой платформу для изучения воздействия разных вирусов на разные ткани, и оценки эффективности лекарственных препаратов. Новый подход обладает значительным потенциалом для борьбы с будущими пандемиями. Ученые подчеркивает, что полученные знания могут быть использованы для разработки моделей других органов человека и многоорганных систем.
Ученые отмечают, что способность точно воспроизводить реакции организма на различные вирусы и области легких может значительно улучшить понимание новых вирусов и облегчить раннее тестирование лекарств. Это предоставляет важные преимущества, включая возможности персонализированной медицины.