芯片上的肺为人体对早期结核感染的反应提供了新的见解
根据今天发表在《柳叶刀》杂志上的研究结果，科学家已经开发出一种肺芯片模型来研究身体对早期结核病感染的反应eLife．
结核病是一种由这种细菌引起的疾病结核分枝杆菌（结核分枝杆菌)，最常影响肺部。模型揭示了呼吸系统细胞,被称为肺泡上皮细胞在控制早期结核病中起着重要作用感染．它们通过产生一种叫做表面活性剂-一种分子(脂类和蛋白质)的混合物，它能降低空气和液体相遇处的表面张力肺．
这些发现增加了我们对早期结核病感染过程的了解，并可能部分解释为什么那些吸烟或表面活性剂功能受损的人患原发性或复发性感染的风险更高。
结核病是世界上最大的传染病杀手之一，影响着所有年龄段的人。虽然它主要影响成年人，但目前没有针对这一群体的有效疫苗。这在一定程度上是由于研究感染早期阶段的挑战，感染早期阶段发生在只有一两个人的时候结核分枝杆菌细菌沉积在肺的深处。
“我们创建了芯片上的肺模型作为研究这些早期事件的一种方式，”第一作者Vivek Thacker解释说，他是瑞士洛桑市(École polytechnique fédérale de Lausanne, EPFL)麦金尼实验室的博士后研究员。“以前的研究表明，肺泡上皮细胞产生的表面活性剂成分会损害细菌生长但肺泡上皮细胞本身可以允许细胞内细菌生长。因此，这些细胞在早期感染中的作用还不完全清楚。
“我们用我们的模型来观察第一次接触的地点在哪里，如何结核分枝杆菌与杀死细菌的巨噬细胞相比，在肺泡上皮细胞中生长，以及表面活性剂的产生如何影响生长，同时保持这些细胞在肺中的气液界面。”
该团队使用他们的肺芯片模型来重现肺泡上皮细胞产生的表面活性剂的不足，然后观察肺细胞对早期结核感染的反应。这项技术是光学透明的，这意味着他们可以使用一种叫做延时显微镜的成像技术来跟踪单个细胞的生长结核分枝杆菌细菌在巨噬细胞或肺泡上皮细胞中持续多日。
他们的研究表明，缺乏表面活性剂会导致巨噬细胞和巨噬细胞中细菌不受控制的快速生长肺泡上皮细胞．另一方面，表面活性剂的存在显著地减少了这两个细胞的生长，在某些情况下，完全阻止它。
EPFL微生物学和微技术实验室主任、资深作者John McKinney说:“我们的工作揭示了结核病感染过程中发生的早期事件，并为科学家提供了一个模型，可以在此基础上对其他呼吸道感染进行未来的研究。”“这也为增加我们模型复杂性的实验铺平了道路，以帮助理解为什么一些结核病病变会恶化，而另一些则会愈合，这可能发生在同一名患者的同一时间。”这些知识有一天可能被用来开发针对结核病和其他疾病的有效的新干预措施。”
作者补充说，他们目前使用的是芯片上的人类肺模型研究我们的肺部对低剂量感染和接种SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)的反应。
进一步探索
