实验室培养mini-lungs模仿真实的东西,到COVID感染

杜克大学的一组研究人员开发了一种实验室培养生活肺模型,模拟肺的微小气囊,冠状病毒感染和严重肺损伤发生。这提前让他们观看SARS-CoV-2冠状病毒之间的斗争和肺细胞在分子尺度上最好的。

病毒破坏的,球状气囊,称为肺泡,导致肺炎和急性呼吸窘迫,COVID-19患者死亡的主要原因。但科学家一直在阻碍COVID-19研究缺乏实验模型,模拟人体的肺组织。

现在,杜克大学的细胞生物学家普鲁肖萨玛Rao塔塔领导的研究小组已经开发了一个模型使用“肺瀑样”,也被称为mini-lungs菜。瀑样都从肺泡上皮2型细胞(at₂)干细胞那修理的最深的部分肺SARS-CoV-2攻击。

杜克大学早期的研究表明,只有一个at₂细胞,分离成小碗,可以繁殖产生数以百万计的细胞聚集成球状瀑样看起来就像肺泡。然而,细胞生长的“汤”包含复杂的成分如牛血清,并不是完全定义。

塔塔集团的重大挑战的预测和测试许多化学纯的组合因素将做这项工作,这个问题需要密切合作与杜克的共享计算集群。

结果是一个纯人工瀑样没有任何辅助细胞。Mini-lungs生长在微小井将使高通量科学,可以同时运行,成百上千的实验筛选新药候选人或识别自卫的化学物质产生的肺细胞为了应对感染。

“这是一个通用的模型系统,不仅让我们学习SARS-CoV-2,但任何呼吸道病毒的目标这些细胞,包括流感,”塔塔说。有一篇描述mini-lungs的发展和一些早期的实验冠状病毒感染出现早期在线杂志10月21日细胞干细胞。

使用mini-lungs研究SARS-CoV-2感染,塔塔的团队合作与病毒学同事杜克大学和北卡罗来纳大学教堂山分校。安全处理这些致命的病毒,研究人员利用先进的三级生物安全水平的实验室设施杜克和UNC-CH感染肺瀑样。研究人员关注的基因活性和化学信号是由感染后的肺细胞。

“这是一个重大突破的领域,因为我们使用的细胞没有净化文化,”拉尔夫气压的说,他是研究报告的合著者的特聘教授流行病学、微生物学和免疫学在UNC和世界冠状病毒的权威。公爵mini-lungs 100%人类没有支持细胞可能混淆的结果。“这是令人难以置信的优雅的工作找出如何净化和成长at₂细胞在纯文化形式,“气压的说。

气压的实验室可以更改任何核苷酸COVID-19病毒的遗传密码,所以产生了发光的版本,揭示mini-lungs到哪里去,确认它确实在关键ACE2细胞表面受体,导致感染。

当感染了病毒,瀑样显示启动炎症反应由干扰素。研究者也见证了肺细胞激素风暴的免疫分子发射的病毒。

“这是认为细胞激素风暴发生由于大量的免疫细胞,但我们也可以看到它发生在肺干细胞本身,”塔塔说。

塔塔的实验室发现了细胞产生干扰素和有经验的自我毁灭的细胞死亡,正如COVID-19患者样本。未感染的细胞自杀有时触发信号邻近肺细胞,当细胞病毒的努力获得成功。研究人员还比较mini-lungs之间的基因活动模式和样本6 COVID-19严重患者,发现他们同意“惊人的相似。”

“我们只能够看到从尸检直到现在,”塔塔说。“现在我们有一种方法来找出如何激励细胞对抗这致命的病毒。”

在另一个一系列的实验,mini-lungs之前用低剂量的干扰素治疗感染能够减缓病毒复制。但抑制干扰素活动之前感染导致增加了病毒复制。

塔塔,他是杜克大学再生医学倡议的一部分,再生下一个说,他的实验室正在增长的迷你肺在2019年年中,实现了工作模型同样出现了冠状病毒的大流行。他说他的团队将学术和行业合作伙伴使用这些细胞进行细胞治疗和最终试图发展一个完整的肺移植。

气压的说他的实验室可能会使用mini-lungs更好地理解一个新型SARS-CoV-2叫D614G已成为占主导地位的版本的病毒。这压力,出现在意大利,有突起蛋白显然是更有效地识别ACE2受体肺细胞,使其更具有传染性。

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