感染

研究人员用器官芯片揭示冠状病毒如何入侵我们的身体

作者:佚名 来源:生物谷 日期:2020-04-22
导读

         为了开发出一种COVID-19疫苗和抗病毒药物,科学家们首先需要了解为什么这种病毒传播如此容易和迅速,以及为什么它侵入我们的身体时,我们的免疫系统几乎没有什么抵抗力。

关键字:  冠状病毒 

        为了开发出一种COVID-19疫苗和抗病毒药物,科学家们首先需要了解为什么这种病毒传播如此容易和迅速,以及为什么它侵入我们的身体时,我们的免疫系统几乎没有什么抵抗力。

        为了了解COVID-19如何进入人体以及它造成的伤害,来自加拿大国家研究理事会(NRC)、医院和多伦多大学的研究人员正在采用一种新方法进行研究,他们利用了多伦多大学Milica Radisic、Axel Guenther和Edmond Young等人创造的鼻子、嘴巴、眼睛和肺的微小模型。

        重点将是理解为什么这种病毒能如此有效地突破人体的天然防御,抵抗病毒和细菌的入侵,也就是所谓的上皮屏障。这些屏障--由上皮细胞紧密结合而形成--存在于我们的全身。

        应用科学与工程学院化学工程和应用化学系的教授Radisic说道:"通常情况下,这些上皮屏障能很好地帮助我们抵抗感染。但这种病毒已经找到了一种入侵屏障的方法。这就是我们的关注点--为什么会这样?"

        近年来,Radisic的研究使她在开发计算机芯片心脏模型方面取得了重要进展。这些由人体细胞制成的心脏捕捉到了真正心脏的关键功能。反过来,这项研究在再生心脏细胞方面非常有效。Radisic还使用了这种芯片上的器官模型来研究空气污染中的纳米颗粒是如何损害我们的器官的。

        现在,通过创建其他人体器官的微型模型,研究人员可以详细了解COVID-19是如何工作的。

        加拿大功能性心血管组织工程研究主席Radisic说:"这种方法使我们可以研究这个问题,而不必接触人类,也不会对人造成潜在的伤害。这就是它的美丽之处。我们可以在病毒感染的早期进行研究。你不能对人类这样做,因为一旦你知道你有COVID-19,你就已经被感染了两个星期。有了芯片上的器官,我们可以研究COVID-19进入人体24小时内会发生什么。"

        COVID-19面临的一大挑战是它是新病毒,没有人能幸免。

        她说:"目前还没有人培育出可以抵抗病毒的T细胞和B细胞,这些细胞是我们所说的'适应性免疫'的一部分。我们生来就有先天免疫。当我们被病毒入侵时,这种方法很有效。它会发现不属于你身体的东西,并试图把它清理干净。"

        Radisic说,肺芯片将使研究小组能够研究免疫系统对COVID-19的先天早期反应。

        一旦这些模型利用商业上可用的细胞系建立起来,为芯片上器官的人体细胞将由团队成员Tereza Martinu(呼吸学)和Ana Konvalinka(肾脏学)提供,他们来自多伦多大学卫生网络和医学院。这种活病毒将从麦克马斯特大学(McMaster University)病理学和分子医学研究员Karen Mossman那里获得。Mossman与桑尼布鲁克医学中心的科学家Samira Mubareka 和Robert Kozak一起参与了分离病毒的工作。

        "Karen有活病毒,所以我们会给她植入芯片,她会在一个特殊的三级设施中感染这些器官,"Radisic说。

        该小组还将试验"Powerblade"技术,蒙特利尔的NRC正在使用该技术测试执行太空任务的宇航员的血液。研究小组将重新利用它来检测COVID-19在患者到达医院时进行检测的潜力。

        Radisic说:"一旦我们确定哪些分子是COVID-19严重病例的生物标记,Powerblade就可以在现场识别这些分子。然后,卫生保健提供者就会知道你的先天免疫系统是如何反应的,以及病毒是否严重。COVID-19的问题在于它的恶化速度很快。你前一分钟看起来还不错,但突然间,你就有大麻烦了。所以,尽早得到标记是很重要的。"

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