普通人在其一生中將進行 6 億次以上的呼吸。每次呼吸都會在每次吸氣時拉伸肺部組織，并在每次呼氣時放松它們。眾所周知，僅僅呼吸運動就會影響肺部的重要功能，包括它們在嬰兒體內(nèi)的發(fā)育、內(nèi)表面空氣交換增強液的產(chǎn)生以及健康組織結(jié)構(gòu)的維持?，F(xiàn)在，哈佛大學(xué)威斯研究所的一項新研究表明，這種持續(xù)的伸展和放松模式的作用更大——它會產(chǎn)生針對入侵病毒的免疫反應(yīng)。
研究小組使用復(fù)制肺氣囊或“肺泡”結(jié)構(gòu)和功能的人類肺芯片發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用模擬呼吸運動的機械力可通過激活保護性先天免疫反應(yīng)來抑制流感病毒復(fù)制。他們還發(fā)現(xiàn)了幾種藥物，可以減少感染肺泡芯片中炎性細胞因子的產(chǎn)生，這可能有助于治療肺部過度炎癥。基于這些研究，其中一種藥物被授權(quán)給 Cantex Pharmaceuticals用于治療 和其他炎癥性肺病。該研究的數(shù)據(jù)最近包含在該公司向 FDA 提交的研究性新藥( IND )申請中，以啟動 的 2 期臨床試驗。
“這項研究證明了呼吸運動對人類肺功能的重要性，包括對感染的免疫反應(yīng)，并表明我們的人類肺泡芯片可用于模擬肺部深處的這些反應(yīng)，那里感染通常更嚴重并導(dǎo)致到住院和死亡，”該研究所的 Wyss 技術(shù)開發(fā)研究員、共同第一作者Haiqing Bai博士說。“該模型還可用于臨床前藥物測試，以確保候選藥物真正減少功能性人體肺組織的感染和炎癥。” 結(jié)果今天發(fā)表在《自然通訊》上。
創(chuàng)建一個芯片上的流感
正如 大流行的早期階段令人痛苦地清楚地表明，肺部是一個脆弱的器官，對感染作出反應(yīng)的炎癥會產(chǎn)生“細胞因子風(fēng)暴”，從而產(chǎn)生致命的后果。然而，肺也非常復(fù)雜，很難在實驗室中復(fù)制它們的獨特特征。這種復(fù)雜性阻礙了科學(xué)對健康和患病狀態(tài)下肺在細胞和組織水平上的功能的理解。
Wyss 研究所的人體器官芯片是為解決這個問題而開發(fā)的，并且已被證明可以在實驗室中忠實地復(fù)制許多不同人體器官的功能，包括肺。作為2017 年以來NIH和DARPA資助的項目的一部分，Wyss 研究人員一直致力于在肺氣道和肺泡芯片中復(fù)制各種疾病，以研究肺組織如何對具有大流行潛力的呼吸道病毒作出反應(yīng)并測試潛在的治療方法。
在他的博士期間。在訓(xùn)練中，白研究了影響肺部深處微小氣囊的疾病，在那里氧氣被迅速交換為二氧化碳。該基金會使他準備好應(yīng)對在肺泡芯片中重建流感感染的挑戰(zhàn)，以便團隊可以研究這些深肺空間如何產(chǎn)生針對病毒入侵者的免疫反應(yīng)。
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