Учените отглеждат в лаборатория мини-бял дроб и сега използват своя жив модел, за да разберат по-добре настоящата пандемия и потенциалните нови лечения.
Екип изследователи от Ууниверситета Дюк разработва лабораторен модел на жив бял дроб, който имитира малките въздушни мехурчета на белите дробове, където се случва коронавирусната инфекция и сериозното увреждане на белите дробове. Това ще им позволи да наблюдават битката между коронавируса SARS-CoV-2 и белодробните клетки в молекулярни мащаби.
Най-новата версия на този уникален органоид се основава изцяло на човешки стволови клетки, за които е известно, че възстановяват най-фините части на белите ни дробове. Когато изследователите го заразяват с SARS-CoV-2, резултатите са впечатляващи.
Известни като алвеоли, тези балоноподобни торбички показват дифузно увреждане при фатални случаи на COVID-19 и въпреки че този хаос често се приписва на буря от имунни клетки, наречени цитокини, новото изследване показва как всъщност се получава увреждането на белите дробове.
Новият мини-модел дава поглед върху битката в молекулярен мащаб и макар да не е толкова сложен, колкото истинския човешки бял дроб, това всъщност улеснява контрола и наблюдението.
Уникалният органоид включва само един вид белодробни стволови клетки, известен като алвеоларна епителна клетка тип 2 (AT2), която има способността да се самообновява, да се диференцира в други белодробни клетки, да поддържа мехурчето отворено за повърхностноактивни вещества и директно да се свързва с вирусите.
Когато вирусът SARS-CoV-2 е въведен в този органоид, изследователите разказват, че вирусът бързо е заразил AT2 клетките и се е разпространил в тази подобна на алвеолите структура.
Инфекцията също предизвиква възпалителна реакция в органоида, намалявайки производството и разпространението на повърхностноактивно вещество и индуцирайки клетъчна смърт, понякога в околните райони, които дори все още не са били докоснати от вируса.
Кредит: Human Lung Stem Cell-Based Alveolospheres Provide Insights into SARS-CoV-2-Mediated Interferon Responses and Pneumocyte Dysfunction, Purushothama RaoTata et al., Cell Stem Cell
Анализирайки генната експресия на тези мини-органи, изследователите установяват, че възпалителното състояние, предизвикано от инфекцията с SARS-CoV-2, води до производството на интерферони, цитокини, хемокини и активиране на гени, свързани с клетъчната смърт.
Нещо повече, тези подписи показват „поразителна прилика“ с това, което се наблюдава при тежките случаи на пациенти с COVID-19. Резултатите също така съвпадат с последните доказателства, които предполагат, че тежките случаи на COVID-19 предизвикват цитокинова буря, която може да остави белите дробове податливи на увреждане.
Повечето от тези наблюдения обаче идват от аутопсии и не са наблюдавани в живата тъкан.
Този новоразработен модел е уникален и гъвкав нов начин за изследване на респираторни вируси в действие и показва как каскадата от защитни реакции в самите стволови клетки може да причини повече вреди, отколкото ползи.
„Смяташе се, че цитокиновата буря се случва поради големия приток на имунни клетки, но можем да видим, че това се случва и в самите белодробни стволови клетки“, коментира клетъчният биолог Пурушотама Рао Тата (Purushothama Rao Tata) от Университета Дюк.
„Сега разполагаме с начин да разберем как да активираме клетките за борба срещу този смъртоносен вирус“, добавя той.
В друг набор от експерименти върху мини-белия дроб, Лабораторията на Тата установи, че прилагането на ниски дози интерферони преди инфекцията забавя разпространението на вируса, докато намаляването на интерфероните преди инфекцията влошава увреждането.
Това предполага, че интерфероните по някакъв начин медиират имунния отговор в нашите алвеоли, забавяйки каскадата от клетъчна смърт, докато белият дроб се опитва да изпревари инфекцията.
Но това може да не е цялата картина - това е само малка представа за това какво се случва. Други скорошни проучвания показват, че докато интерфероните могат да бъдат полезно лечение на определени етапи от инфекцията, в други случаи те могат да влошат нещата.
Въпреки че все още има много изкривявания и детайли, които трябва да се изгладят в техния модел, изследователите се надяват, че един ден ще могат да отглеждат мини-бели дробове, върху които да провеждат стотици експерименти едновременно, което да позволи да разберем как реагира белият дроб към инфекцията и също така как можем най-добре да я защитим. Това е най-важно сега.
Справка: Human Lung Stem Cell-Based Alveolospheres Provide Insights into SARS-CoV-2-Mediated Interferon Responses and Pneumocyte Dysfunction, Purushothama RaoTata et al., Cell Stem Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.10.005
Източник:
Here's What Happens When Lab-Grown Mini-Lungs Are Exposed to SARS-CoV-2, ScienceAlert
Lab-grown mini-lungs mimic the real thing - right down to covid infection, DUKE UNIVERSITY
Още по темата
Животът
Вече има консенсус на учените за носенето на маски
Животът
Как убива коронавирусът? Лекари проследяват уврежданията от мозъка до пръстите на краката
Животът
Могат ли дихателните упражнения да предпазват от COVID-19? (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари