實(shí)驗(yàn)室制造的肺可快速進(jìn)行藥物測(cè)試 可用于替代動(dòng)物試驗(yàn)對(duì)象

研究人員在實(shí)驗(yàn)室中建造了一個(gè)比傳統(tǒng)模型更準(zhǔn)確地模擬人類肺部的肺，為快速發(fā)現(xiàn)和開發(fā)藥物打開了大門，并減少了我們對(duì)動(dòng)物試驗(yàn)的依賴。肺部疾病是全球死亡的一個(gè)主要原因。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)，由于空氣質(zhì)量的惡化和COVID-19的后遺癥，到2030年，慢性阻塞性肺病(COPD)將成為第三大死亡原因。

慢性阻塞性肺病是一種無(wú)法治愈的疾病，它阻塞了肺部的小氣道，使呼吸困難，吸煙和空氣污染是最常見的原因。目前的治療方法無(wú)法扭轉(zhuǎn)對(duì)肺部組織造成的損害。雖然較新的治療方法，如基于干細(xì)胞的藥物，已經(jīng)顯示出修復(fù)或防止肺部惡化的能力，但明顯缺乏獲準(zhǔn)用于治療肺部疾病的新療法。

傳統(tǒng)上，開發(fā)和測(cè)試治療慢性阻塞性肺病的新藥需要?jiǎng)游锬Ｐ汀Ｊ褂脛?dòng)物進(jìn)行測(cè)試的問(wèn)題是，它們的解剖學(xué)和生理學(xué)的某些方面與人類不同，而且許多動(dòng)物模型無(wú)法測(cè)試氣溶膠藥物。

最近科學(xué)家在開發(fā)動(dòng)物模型的替代品方面取得了一些進(jìn)展。芯片上的器官、類器官--從人類細(xì)胞生長(zhǎng)出來(lái)的模擬真實(shí)器官的三維結(jié)構(gòu)和三維打印的器官都是很好的例子。但這些都有缺點(diǎn)，通常與它們的體積小、細(xì)胞數(shù)量有限以及與人類肺部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和過(guò)程缺乏相似性有關(guān)。但是現(xiàn)在，由悉尼大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建立了更準(zhǔn)確地模仿人類肺部的肺。

該研究的主要作者Thanh Huyen Phan說(shuō)："在傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)中，你將細(xì)胞放入培養(yǎng)皿，并在靜態(tài)條件下培養(yǎng)它們，這與人體中發(fā)生的情況相差甚遠(yuǎn)。我們正在做的是創(chuàng)造類似于人體中存在的環(huán)境條件。"

研究人員直接從病人身上提取細(xì)胞，將它們分層排列，就像它們?cè)隗w內(nèi)出現(xiàn)一樣。

該研究的通訊作者Wojciech Chrzanowski說(shuō)："我們直接從病人身上提取細(xì)胞，然后按照它們?cè)隗w內(nèi)的存在方式分層構(gòu)建。因此，首先你有上皮細(xì)胞，然后你有成纖維細(xì)胞--我們實(shí)際上是在創(chuàng)造一個(gè)非常像實(shí)際人類肺部的模擬器官。"

肺部模型保持在與真實(shí)肺部相同的環(huán)境條件下，一邊是空氣，另一邊是與微循環(huán)相結(jié)合的液體界面，以模仿人體的循環(huán)系統(tǒng)。研究人員為不同的用途創(chuàng)建了兩個(gè)肺部模型。

"我們決定建立兩個(gè)不同的肺部模型，其中一個(gè)模仿第一階段的臨床試驗(yàn);一個(gè)健康的肺部來(lái)研究新藥物的安全性，"Chrzanowski說(shuō)。"另一個(gè)模擬第二階段試驗(yàn);一個(gè)有病的肺，在我們的案例中，反映了慢性阻塞性肺病，使我們能夠研究藥物的治療效果或優(yōu)越性。"

但是，肺部模型可以被用于不僅僅是藥物測(cè)試。

"這些迷你肺器官模型也可以用來(lái)測(cè)試毒性，"Chrzanowski說(shuō)。"例如，硅塵或空氣污染物，如叢林火災(zāi)期間產(chǎn)生的顆粒物"。

而且，更重要的是，它們可以是個(gè)性化的。Chrzanowski說(shuō)："因?yàn)槲覀兛梢灾苯訌膫€(gè)別病人身上提取細(xì)胞，所以我們可以建立一個(gè)病人自己的模型來(lái)測(cè)試藥物對(duì)他們的有效性。"

研究人員說(shuō)，除了提供動(dòng)物試驗(yàn)的替代方案外，他們的實(shí)驗(yàn)室制造的肺的優(yōu)點(diǎn)是它們的可重復(fù)性、可靠性，以及它們能夠大規(guī)模地實(shí)現(xiàn)低成本的研究。

Chrzanowski說(shuō)："它們加速了發(fā)現(xiàn)過(guò)程，縮短了進(jìn)入臨床的過(guò)程，但也大大增加了我們?cè)谶M(jìn)入臨床試驗(yàn)之前對(duì)我們創(chuàng)造的分子的信心。一種藥物的臨床轉(zhuǎn)化的正常時(shí)間表大約是10到15年，但是當(dāng)你使用類器官模型時(shí)，你可以大大縮減這個(gè)時(shí)間。"