記者17日從中科院昆明動(dòng)物研究所獲悉，該所鄭永唐團(tuán)隊(duì)與中科院大連化學(xué)物理研究所秦建華團(tuán)隊(duì)合作，利用器官芯片技術(shù)建立了一種體外肺器官微生理系統(tǒng)，模擬新冠病毒感染人體導(dǎo)致的肺組織損傷和免疫反應(yīng)，為新冠病毒致病機(jī)制研究和快速藥物評(píng)價(jià)等提供了新策略和新技術(shù)。
肺臟是新冠病毒感染的主要靶器官。新冠肺炎臨床主要有發(fā)熱、乏力、干咳等，重癥患者還可累及多個(gè)臟器，出現(xiàn)多器官功能衰竭。目前仍缺乏特效藥物和能夠在組織器官水平反映人體對(duì)新冠病毒感染響應(yīng)的研究模型，嚴(yán)重制約當(dāng)前新冠病毒藥物研發(fā)進(jìn)程。
器官芯片融合了物理、化學(xué)、工程學(xué)和生物學(xué)等多學(xué)科方法，可在幾平方厘米大小的流控芯片上仿生構(gòu)建多種人體組織器官的微縮模型，用來反映人體器官的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與生物功能。秦建華、鄭永唐等人利用此項(xiàng)技術(shù)，從人體肺組織復(fù)雜結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)出發(fā)，在具有多層分腔設(shè)計(jì)的可灌注微芯片中模擬人體肺泡組織微環(huán)境。實(shí)驗(yàn)建立了包含多種人源細(xì)胞、機(jī)械流體和組織界面等復(fù)雜因素的功能性肺泡—毛細(xì)血管屏障，然后開展芯片上的新冠病毒感染實(shí)驗(yàn)。
結(jié)果顯示，當(dāng)芯片上肺泡側(cè)上皮細(xì)胞暴露于新冠病毒后，上皮細(xì)胞內(nèi)可見大量病毒復(fù)制，并出現(xiàn)肺組織屏障完整性破壞。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染在兩種細(xì)胞中觸發(fā)不同的響應(yīng)機(jī)制。根據(jù)病毒載量計(jì)算，人肺泡上皮細(xì)胞呈現(xiàn)更強(qiáng)的病毒易感性，是病毒復(fù)制的主要場(chǎng)所，而人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞中病毒載量較低，提示病毒可能通過感染肺上皮細(xì)胞間接影響內(nèi)皮細(xì)胞。他們還發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染肺組織可能通過激活人體免疫細(xì)胞釋放大量炎癥因子，誘發(fā)肺微血管內(nèi)皮損傷。利用此模型，研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)抗病毒化合物的藥效進(jìn)行了初步測(cè)試和評(píng)價(jià)。
此項(xiàng)研究具有建模周期短、成本低、人源性和易于監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)，可得到傳統(tǒng)方法難以獲取的動(dòng)態(tài)生物學(xué)信息，并可延伸用于多器官累及的新冠肺炎機(jī)理研究。相關(guān)成果已發(fā)表在國際著名期刊《先進(jìn)科學(xué)》上。
（原標(biāo)題：器官芯片微系統(tǒng)“看清”新冠病毒致病機(jī)制）
