A laboratóriumban termesztett mini tüdő utánozza az igazit – egészen a covid fertőzésig

kép

kép: egyetlen tüdő őssejt lemásolta magát, hogy több ezer sejtet generáljon, és buborékszerű szerkezetet hozzon létre, amely hasonlít az emberi tüdő lélegző szöveteire. Ezek azok a sejtek, amelyek… részletek

hitel: Arvind Konkuralla/Tata lab, Duke Egyetem

DURHAM, N. C. – A Duke Egyetem kutatóinak egy csoportja kifejlesztett egy laboratóriumban termesztett élő tüdő modellt, amely utánozza a tüdő apró légzsákjait, ahol koronavírus fertőzés és súlyos tüdőkárosodás történik. Ez az előrelépés lehetővé tette számukra, hogy a SARS-CoV-2 koronavírus és a tüdősejtek közötti csatát a legfinomabb molekuláris skálán figyeljék.

a vírus károsítja a finom, ballonszerű légzsákokat, amelyeket alveolusoknak neveznek, ami tüdőgyulladáshoz és akut légzési distresszhez vezet, ami a Covid-19 betegek vezető halálozási oka. A tudósokat azonban a Covid-19 vizsgálatokban akadályozta az emberi tüdőszöveteket utánzó kísérleti modellek hiánya.

Purushothama Rao Tata hercegi biológus vezetésével egy csapat kifejlesztett egy modellt, amely “tüdő organoidokat” használ, amelyeket egy edényben mini-tüdőnek is neveznek. Az organoidokat alveoláris epithelialis 2-es típusú sejtekből (AT2s) termesztik, amelyek az őssejtek, amelyek helyreállítják a tüdő legmélyebb részeit, ahol a SARS-CoV-2 támad.

a Duke korábbi kutatásai kimutatták, hogy csak egy AT2 sejt, apró edényekbe izolálva, több millió sejtet képes előállítani, amelyek ballonszerű organoidokká állnak össze, amelyek úgy néznek ki, mint az alveolusok. Azonban a” leves”, amelyben a sejteket termesztették, olyan összetett összetevőket tartalmazott, mint például a tehenek széruma, amely nincs teljesen meghatározva.

Tata csoportja vállalta a nagy kihívást, hogy megjósolja és tesztelje a kémiailag tiszta tényezők sok kombinációját, amelyek ugyanolyan jól végeznék a munkát, ami szoros együttműködést igényelt a Duke megosztott számítástechnikai klaszterével.

az eredmény egy tisztán emberi organoid, segítő sejtek nélkül. Az apró kutakban termesztett Mini tüdő lehetővé teszi a nagy áteresztőképességű tudományt, amelyben több száz kísérlet futtatható egyszerre az új gyógyszerjelöltek szűrésére vagy a tüdősejtek által a fertőzésre adott válaszként előállított önvédelmi vegyi anyagok azonosítására.

“ez egy sokoldalú Modellrendszer, amely lehetővé teszi számunkra, hogy ne csak a SARS-CoV-2-t, hanem minden olyan légúti vírust tanulmányozzunk, amely ezeket a sejteket célozza meg, beleértve az influenzát is” – mondta Tata. Október elején megjelent egy cikk, amely leírja a mini tüdő fejlődését, valamint néhány korai kísérletet a koronavírus fertőzéssel kapcsolatban. 21 a Cell Stem Cell folyóiratban.

a mini-tüdő segítségével a SARS-CoV-2 fertőzés tanulmányozására Tata csapata együttműködött a Duke és az Észak-Karolinai Egyetem Chapel Hill-i virológiai kollégáival. Ezeknek a halálos vírusoknak a biztonságos kezeléséhez a kutatók a Duke és az UNC-CH legkorszerűbb biológiai biztonsági 3. szintű létesítményeit használták a tüdő organoidjainak megfertőzésére. A kutatók megfigyelték a génaktivitást és a kémiai jeleket, amelyeket a tüdősejtek termelnek a fertőzés után.

“ez egy nagy áttörés a területen, mert olyan sejteket használtunk, amelyek nem rendelkeztek tisztított tenyészetekkel” -mondta Ralph Baric, a tanulmány társszerzője, aki az UNC és a koronavírusok nemzetközi hatóságának epidemiológiájának, mikrobiológiájának és immunológiájának kiváló professzora. A Duke mini-tüdő 100% – ban ember, nincs olyan támogató sejt, amely megzavarhatja az eredményeket. “Ez hihetetlenül elegáns munka, hogy kitaláljuk, hogyan tisztítsuk meg és növeljük az AT2 sejteket a tenyészetben tiszta formában” – mondta Baric.

Baric laboratóriuma tetszés szerint képes megváltoztatni a Covid-19 vírus genetikai kódjának bármely nukleotidját, ezért izzó verziót készített, amely felfedi, hová ment a mini tüdőben, megerősítve, hogy valóban otthon volt a kritikus ACE2 sejtfelszíni receptoron, ami fertőzéshez vezetett.

vírussal való fertőzéskor kimutatták, hogy az organoidok interferonok által közvetített gyulladásos választ váltanak ki. A kutatók tanúi voltak az immunmolekulák citokin viharának is, amelyet a tüdő a vírusra reagálva indít el.

“úgy gondolták, hogy a citokin vihar az immunsejtek nagy beáramlása miatt következett be, de láthatjuk, hogy magukban a tüdő őssejtekben is előfordul” – mondta Tata.

a Tata laboratóriuma megállapította, hogy a sejtek interferonokat termeltek és önpusztító sejthalált tapasztaltak, ahogyan a Covid-19 betegek mintái is kimutatták. A sejt öngyilkosság jelét néha a nem fertőzött szomszédos tüdősejtekben is kiváltották, mivel a sejtek küzdöttek a vírus megelőzésében. A kutatók összehasonlították a mini tüdő és hat súlyos Covid-19 beteg mintáinak génaktivitási mintáit is, és megállapították, hogy egyetértenek a “feltűnő hasonlósággal”.”

“ezt eddig csak a boncolásokból tudtuk látni” – mondta Tata. “Most van egy módja annak, hogy kitaláljuk, hogyan lehet energiát adni a sejteknek a halálos vírus elleni küzdelemhez.”

egy másik kísérletsorozatban a fertőzés előtt alacsony dózisú interferonokkal kezelt mini-tüdő képes volt lassítani a vírus másolását. De az interferon aktivitás elnyomása a fertőzés előtt fokozott vírusreplikációhoz vezetett.

Tata, aki a Duke Regeneratív Orvostudományi kezdeményezésének, a Regeneration Next-nek a része, elmondta, hogy laboratóriuma 2019 közepén a mini tüdő termesztésén dolgozik, és a koronavírus-járvány kialakulásakor működő modellt ért el. Azt mondta, hogy csoportja mind tudományos, mind ipari partnerekkel fog dolgozni, hogy ezeket a sejteket sejtalapú terápiákhoz használják, és végül megpróbálják teljes tüdőt növeszteni transzplantáció céljából.

Baric elmondta, hogy laboratóriuma valószínűleg a mini tüdőt fogja használni, hogy jobban megértse a SARS-CoV-2 új törzsét, a D614G-t, amely a vírus domináns változatává vált. Ennek a törzsnek, amely Olaszországban jelent meg, van egy tüskefehérje, amely nyilvánvalóan hatékonyabban ismeri fel az ACE2 receptort a tüdősejteken, még fertőzőbbé téve azt.

ezt a kutatást a Chan Zuckerberg Alapítvány, az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete (UC6-AI058607, Ai132178, AI149644, R00HL127181, R01HL146557, R01HL153375, R21GM1311279, F30HL143911, dk065988), a Duke Egyetem és a United Therapeutics Corporation.

idézet: “az emberi tüdő Alveoloszférái betekintést nyújtanak a SARS-Cov-2 által közvetített Interferon Válaszokba és a Pneumocyta Diszfunkcióba” Hiroaki Katsura*, Vishwaraj Sontake*, Aleksandra Tata*, Yoshihiko Kobayashi*, Caitlin E. Edwards*, Brook E. Dr. J. B., A. J., A. J., A. J., A. J., A. J., A. J., A. J., A. J., A. J., A. J., A. J., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A.* jelzi Társ-első szerzők. Sejt őssejt, korai online okt. 21, 2020. DOI: 10.1016 / j. szár.2020.10.005

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.