3D'肺盘芯片'模型开发用于测试Covid-19和其他肺部条件的新疗法

在全球范围内，肺部失败是死亡的主要原因之一。许多条件会影响和损害肺部，包括哮喘，慢性阻塞性肺病，流感，肺炎，以及最近，Covid-19。为了更好地了解呼吸系统疾病并更快地开发新药，来自Brigham和女性医院的调查人员设计了一个“肺部肺泡结构的3D”肺肺芯片“模型，呼吸时氧气的微小气囊。通过这种创新，研究人员正在积极研究Covid-19病毒粒子如何通过气道和抗冲肺细胞进行行进。值得注意的是，这项技术使科学家能够调查各种Covid-19疗法，例如雷德肽，影响病毒的复制。他们的结果发表在国家科学院的诉讼程序。

“我们相信这是一个真正的创新，”伯克张，博士，博士，博士，在医学院的医学系和工程划分司助理生物工程。“这是人类低肺的第一类体外模型，可用于测试许多生物机制和治疗剂，包括用于Covid-19研究的抗病毒药物。”

对Covid-19的理解和开发治疗需要人类临床试验，这是时间和资源密集的。通过更好的实验室模型，例如肺盘芯片，研究人员可能能够更快地评估药物，并帮助选择最可能在临床试验中取得成功的药物候选者。

张和同事制定了这项技术，以镜像人类远端肺的生物学特征。以前的模型基于平坦的表面和用塑料材料制成的型号，其不包含肺泡的曲率并且比人体组织更硬。研究人员用更代表的人肺泡组织和刺激的材料创造了这一新模型细胞生长在这些3D空间内。

在测试模型的有效性时，研究人员发现，3D肺泡肺部有效地增长了多天细胞，并且这些细胞充足地填充了气道表面。通过基因组测序，科学家观察到肺泡肺模型比以前的2D模型更像是人类远离肺部的。另外，肺盘式模型成功地刺激了人类正常频率的空气呼吸。

除了Covid-19之外，张的研究团队打算使用这项技术来研究广泛的肺部条件，包括各种肺癌。为了复制吸烟对肺部的影响，科学家允许烟雾渗入模型的空气室然后模拟呼吸事件，将烟雾更深地进入肺部。从那里，他们测量了烟雾的冲击和细胞损伤。

张说，虽然这一创新有可能极大地扩大研究和治疗肺部疾病的可能性，但该模型仍处于早期阶段。目前，芯片上的肺泡肺只包含42种细胞类型中的两种肺。未来，研究人员希望在模型中加入更多的细胞类型，使其更具有人类肺部的临床代表性。

展望未来，张还希望研究Covid-19变体如何通过气道和冲击肺细胞和Covid-19疗法进行旅行。他认为使用这一点模型与其他3D器官（如肠子）串联，可以使研究人员能够研究口腔药物如何影响细胞在肺部。张也希望在未来，可以实施这种技术，以便迫切地理解和制定新出现的传染病的治疗。

“就Covid-19而言，我们对开发疗法有很少的时间表。将来，如果我们在手头准备好这些模型，我们可以轻松使用它们来在临床试验有限的紧急情况下学习和测试治疗方法，“张说。

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