Scientists Develop “Lung-on-a-Chip” That Could Help Stop the Next Pandemic
Использование iPSCs на микрофлюидных чипах для изучения респираторных заболеваний.
Респираторные заболевания, такие как COVID-19, вызвали несколько глобальных пандемий и продолжают создавать нагрузку на системы здравоохранения во всем мире. Эти вирусы могут наносить серьезный вред легким, поражая в основном две области: верхние дыхательные пути (проксимальная область) и мелкие воздушные мешочки, где происходит газообмен (дистальная область, или альвеолы).
Поскольку каждая область легких по-разному реагирует на инфекцию, точное изучение этих эффектов было затруднено. Традиционные методы, включая испытания на животных и базовые системы клеток, выращенных в лаборатории, часто не позволяют в полной мере отразить сложность реакций легких человека.
Чтобы решить эту проблему, ученые из Киотского университета создали микрофизиологическую систему (MPS), которая точно имитирует различные области легких человека. Их усовершенствованное устройство предназначено для воспроизведения как дыхательных путей, так и альвеолярных структур, что позволяет глубоко изучить, как респираторные вирусы влияют на каждую часть. Комбинируя эту систему с изогенными индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSC), исследователи прокладывают путь к более точным, индивидуализированным стратегиям лечения заболеваний легких.
Преимущества по сравнению с традиционными моделями
«Наши чипы легких, полученные из iPSC, позволяют нам моделировать различные реакции проксимальных и дистальных областей легких, полученных из изогенного источника, на респираторные вирусные инфекции», — заявляет ведущий автор Сачин Ядав, аспирант Киотского университета.
Исследования команды предоставляют более точную платформу для изучения механизмов заболеваний, специфичных для тканей и вирусов, а также для оценки эффективности лекарственных препаратов. Кроме того, их подход является многообещающим для борьбы с будущими пандемиями.
«Полученные знания могут быть использованы для разработки моделей других органов человека и многоорганных систем, что облегчит изучение взаимодействия органов», — отмечает руководитель команды Рюдзи Йококава.
«Возможность точно воспроизводить вариации реакций организма-хозяина на различные вирусы и области легких может значительно улучшить наше понимание новых вирусов и облегчить ранний скрининг лекарственных препаратов», — говорит старший научный сотрудник Такеши Нода.
«Интеграция iPSC в нашу MPS дает беспрецедентные преимущества, поскольку эти клетки обеспечивают такие преимущества, как персонализированная медицина и изогенные модели», — добавляет Шимпей Гото, другой старший член команды.
Эта чип-система имеет потенциальные применения за пределами вирусных инфекций и может быть использована для улучшения персонализированной медицины, позволяя использовать iPSC конкретного пациента для изучения и других заболеваний.
