肺是人體對(duì)輻射最敏感的組織之一。核事故后暴露于高輻射劑量的人會(huì)出現(xiàn)放射性肺損傷(RILI)，它會(huì)影響肺部許多細(xì)胞類型的功能，引起急性和持續(xù)的炎癥，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，會(huì)導(dǎo)致肺組織增厚和結(jié)疤稱為纖維化。RILI 也是對(duì)癌癥患者進(jìn)行放射治療以殺死體內(nèi)惡性細(xì)胞的常見(jiàn)副作用，它會(huì)限制醫(yī)生用于控制腫瘤的最大放射劑量，并嚴(yán)重?fù)p害患者的生活質(zhì)量。
放射治療期間給患者服用的抗炎藥物可以抑制肺部炎癥(稱為肺炎)，但并非所有患者的反應(yīng)都一樣好。這是因?yàn)?RILI 是一種復(fù)雜的疾病，患者之間存在差異，并受到風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，例如年齡、肺癌狀態(tài)和其他先前存在的肺部疾病，以及患者的基因組成。一旦發(fā)生核事故，通常涉及一次性暴露于更高劑量的輻射，目前尚無(wú)可用的醫(yī)療對(duì)策可以預(yù)防和保護(hù)肺部和其他器官免受損害，這使其成為核事故的首要任務(wù)美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)。
更深入地了解輻射在肺部和其他器官中引發(fā)的病理過(guò)程(這是發(fā)現(xiàn)醫(yī)學(xué)對(duì)策的基礎(chǔ))的一個(gè)主要障礙是缺乏實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)來(lái)概括損傷是如何在人體中發(fā)生的。小動(dòng)物臨床前模型無(wú)法產(chǎn)生人類病理生理學(xué)的關(guān)鍵特征，也無(wú)法模擬在人類中觀察到的劑量敏感性。盡管非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型被認(rèn)為是輻射損傷的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但它們供應(yīng)短缺、成本高昂，并引發(fā)了嚴(yán)重的倫理問(wèn)題;它們也不是人類，有時(shí)無(wú)法預(yù)測(cè)藥物進(jìn)入診所時(shí)觀察到的反應(yīng)。
現(xiàn)在，由 Wyss 創(chuàng)始主任 Donald Ingber 醫(yī)學(xué)博士、博士領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué) Wyss 生物啟發(fā)工程研究所和波士頓兒童醫(yī)院的一個(gè)多學(xué)科研究小組在 FDA 資助的一個(gè)項(xiàng)目中，開(kāi)發(fā)了一種人類體外模型密切模擬 RILI 的復(fù)雜性和人肺的輻射劑量敏感性。肺泡是肺和血液之間進(jìn)行氧氣和CO2交換的小氣囊，是放射性肺炎的主要部位。使用先前開(kāi)發(fā)的微流體人肺泡芯片，該芯片由人肺泡上皮細(xì)胞與肺毛細(xì)血管細(xì)胞連接，在體外重建肺泡-毛細(xì)血管界面，研究人員概括了 RILI 的許多特征，包括肺組織中輻射誘導(dǎo)的DNA損傷、基因表達(dá)、炎癥以及肺上皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的細(xì)胞特異性變化。通過(guò)評(píng)估兩種藥物抑制急性 RILI 影響的潛力，研究人員證明了他們的模型作為先進(jìn)的、與人類相關(guān)的臨床前藥物發(fā)現(xiàn)平臺(tái)的能力。研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》上。
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