Искусственные «мини-легкие», выращенные в лаборатории, позволяют ученым наблюдать за тем, как коронавирус заражает человеческие клетки
COVID - 201924 октября 2020

Искусственные «мини-легкие», выращенные в лаборатории, позволяют ученым наблюдать за тем, как коронавирус заражает человеческие клетки

Крошечные искусственные легкие, выращенные в лаборатории из взрослых стволовых клеток, позволили ученым наблюдать за тем, как коронавирус поражает легкие, совершая новый «крупный прорыв».

Исследователи из Университета Дьюка и Кембриджского университета создали искусственные легкие в двух независимых и отдельных исследованиях для изучения распространения Covid-19.

Модели «живых легких» сводят к минимуму крошечные воздушные мешочки, которые поглощают кислород, которым мы дышим, и, как известно, именно там происходит наиболее серьезное повреждение легких смертельным вирусом.

Наличие доступа к моделям для проверки распространения SAS-CoV-2, вируса, вызывающего Covid-19, позволит исследователям протестировать потенциальные лекарства и лучше понять, почему одни люди страдают от болезни хуже, чем другие.

В обоих исследованиях трехмерные мини-модели легких были выращены из стволовых клеток, которые восстанавливают самые глубокие части легких при атаке SARS-CoV-2 - известные как альвеолярные клетки.

На сегодняшний день во всем мире зарегистрировано более 40 миллионов случаев COVID-19 и почти 1,13 миллиона случаев смерти.

Согласно исследованию из Кембриджа, основными тканями-мишенями SARS-CoV-2, особенно у пациентов с пневмонией, являются альвеолы.

Они извлекли клетки альвеол из донорской ткани и перепрограммировали их обратно на их более раннюю стадию «стволовых клеток» и заставили их вырасти в самоорганизующиеся альвеолярные трехмерные структуры, имитирующие поведение ключевой ткани легкого.

Доктор Джу-Хён Ли, соавтор кембриджской статьи, сказал, что мы до сих пор на удивление мало знаем о том, как SARS-CoV-2 поражает легкие и вызывает болезни.

«Наш подход позволил нам вырастить трехмерные модели ключевой легочной ткани в некотором смысле «мини-легкие» в лаборатории и изучить, что происходит, когда они заражаются».

Исследователи Duke использовали аналогичный подход. Команда, возглавляемая клеточным биологом Duke Пурушотхамой Рао Тата, утверждает, что их модель позволит проводить сотни экспериментов одновременно для скрининга новых кандидатов в лекарства.

«Это универсальная модельная система, которая позволяет нам изучать не только SARS-CoV-2, но и любой респираторный вирус, поражающий эти клетки, включая грипп», - сказал Тата.

Обе команды заразили модели штаммом SARS-CoV-2, чтобы лучше понять, что распространяется вирусом и что происходит в клетках легких в ответ на болезнь.

Команда Кембриджа работала с исследователями из Южной Кореи, чтобы взять образец вируса у пациента, который был инфицирован в январе после поездки в Ухань.

Используя комбинацию флуоресцентной визуализации и генетического анализа отдельных клеток, они смогли изучить, как клетки ответили на вирус.

Когда 3D-модели подверглись воздействию SARS-CoV-2, вирус начал быстро размножаться, достигнув полной клеточной инфекции всего через шесть часов после заражения.

Репликация позволяет вирусу распространяться по организму, заражая другие клетки и ткани, объяснила исследовательская группа Кембриджа.

Примерно в то же время клетки начали вырабатывать интерфероны - белки, которые действуют как предупреждающие сигналы для соседних клеток, сообщая им активировать свою защиту.

Через 48 часов интерфероны запустили врожденный иммунный ответ - его первую линию защиты - и клетки начали сопротивляться инфекции.

Через шестьдесят часов после заражения часть альвеолярных клеток начала распадаться, что привело к гибели клеток и повреждению легочной ткани.

Хотя исследователи наблюдали изменения в клетках легких в течение трех дней после заражения, клинические симптомы COVID-19 редко проявляются так быстро и иногда могут проявляться более чем через десять дней после заражения.

Команда считает, что этому есть несколько возможных причин. С момента первого проникновения вируса в верхние дыхательные пути до его достижения в альвеолах может пройти несколько дней.

Также может потребоваться инфицирование значительной части альвеолярных клеток, прежде чем у пациента появятся симптомы, пояснил соавтор доктор Янг Сок Джу из Корейского передового института науки и технологий.

Доктор Янг сказал, что это также может потребовать дополнительных взаимодействий с иммунными клетками, что приведет к воспалению, прежде чем симптомы станут видимыми.

«Мы можем решить многие без ответа ключевые вопросы, такие как понимание генетической предрасположенности к SARS-CoV-2, оценка относительной инфекционности вирусных мутантов и выявление процессов повреждения вируса в альвеолярных клетках человека», - сказал он.

«Что наиболее важно, это дает возможность разработать и проверить потенциальные терапевтические агенты против инфекции SARS-CoV-2».

«Мы надеемся использовать нашу технику, чтобы вырастить эти 3D-модели из клеток пациентов, которые особенно уязвимы для инфекции, например, пожилых людей или людей с больными легкими, и выяснить, что происходит с их тканями», - добавил д-р Ли.

Команда Duke будет использовать свою трехмерную модель легких вместе с другими методами, такими как изменение любого нуклеотида генетического кода вируса Covid-19 по своему желанию.

Они смогли адаптировать его для создания «светящейся версии» вируса, чтобы он точно показал, где он находился в модели мини-легкого.

Как и исследователи из Кембриджа, команда Duke обнаружила, что при заражении этим вирусом органоиды вызывают воспалительную реакцию, опосредованную интерферонами.

Исследователи также стали свидетелями цитокиновой бури иммунных молекул, запускаемых легкими в ответ на вирус.

«Считалось, что цитокиновый шторм произошел из-за большого притока иммунных клеток, но мы видим, что это также происходит в самих стволовых клетках легких», - сказал Тата.

Исследователи Duke также сравнили паттерны активности генов в мини-легких и образцах шести пациентов с тяжелой формой COVID-19.

«До сих пор мы могли видеть это только при вскрытии», - сказал Тата. «Теперь у нас есть способ выяснить, как активизировать клетки для борьбы с этим смертельным вирусом».

Ральф Барик, соавтор статьи Герцога, сказал, что он будет использовать мини-легкие, чтобы лучше понять новый штамм SARS-CoV-2 под названием D614G, который стал доминирующей версией вируса.

Этот штамм, который появился в Италии, имеет шипованный белок, который делает его более заразным.

2 комментария

Написать комментарий
  • мм
    24 октября 2020
    интересно
    Ответить
  • Звезда
    24 октября 2020
    скорей бы уже что-то интересное и полезное против этой короны нашли!
    Ответить
💬 Последние комментарии
Вера
...еще в1799году....А.А. Безбородко - канцлер Российской империи -сказал: «Не знаю, как будет при вас, молодых, но при нас ни одна пушка в Европе не могла выстрелить без нашего разрешения»...О...
Вера
Ууууу...еще....
Вера
если Елена ...Это писала...да пусть еще кто-то...прослеживается "след" издевки над тем...кому Эти комменты посвящены...Мне б стыдно было их...сохранять и "выбрасывать" свою дур...тупость...на всеобщее обозрение...Воот...
Вера
чувачок...это ты сейчас о себе написал?...ПОХВАЛЬНО...
Вера
а нормальные люди...в комменте выше написала...это те,кто читает Это ВСЕ...Наше...и находит в себе силу воли не комментировать...бо ни к чему все эти комменты...НОРМАЛЬНЫЕ ЛЮДИ РАБОТАЮТ...ИМ НЕКОГДА ЗАНИМАТЬСЯ ЭТОЙ ... беллетристикой..
Вера
прости...поспешила...обидеть не хотела...само как-то вырвалось..скорее ..НЕВНИМАТЕЛЬНЫЙ...или мысли чужие плохо читаешь...вот Елена ...хоть и пишет иногда Дрянь...но мысли читать умеет ...за что я ее и уважаю...но из цитатника веселого ...с многим с ней не согласна...ЕСЛИ ,конечно, зто она писала...
Вера
е...не первый раз замечаю...что и ты туповат...немного