普通人在其一生中将进行 6 亿次以上的呼吸。每次呼吸都会在每次吸气时拉伸肺部组织，并在每次呼气时放松它们。众所周知，仅仅呼吸运动就会影响肺部的重要功能，包括它们在婴儿体内的发育、内表面空气交换增强液的产生以及健康组织结构的维持。现在，哈佛大学威斯研究所的一项新研究表明，这种持续的伸展和放松模式的作用更大——它会产生针对入侵病毒的免疫反应。
研究小组使用复制肺气囊或“肺泡”结构和功能的人类肺芯片发现，应用模拟呼吸运动的机械力可通过激活保护性先天免疫反应来抑制流感病毒复制。他们还发现了几种药物，可以减少感染肺泡芯片中炎性细胞因子的产生，这可能有助于治疗肺部过度炎症。基于这些研究，其中一种药物被授权给 Cantex Pharmaceuticals用于治疗 和其他炎症性肺病。该研究的数据最近包含在该公司向 FDA 提交的研究性新药( IND )申请中，以启动 的 2 期临床试验。
“这项研究证明了呼吸运动对人类肺功能的重要性，包括对感染的免疫反应，并表明我们的人类肺泡芯片可用于模拟肺部深处的这些反应，那里感染通常更严重并导致到住院和死亡，”该研究所的 Wyss 技术开发研究员、共同第一作者Haiqing Bai博士说。“该模型还可用于临床前药物测试，以确保候选药物真正减少功能性人体肺组织的感染和炎症。” 结果今天发表在《自然通讯》上。
创建一个芯片上的流感
正如 大流行的早期阶段令人痛苦地清楚地表明，肺部是一个脆弱的器官，对感染作出反应的炎症会产生“细胞因子风暴”，从而产生致命的后果。然而，肺也非常复杂，很难在实验室中复制它们的独特特征。这种复杂性阻碍了科学对健康和患病状态下肺在细胞和组织水平上的功能的理解。
Wyss 研究所的人体器官芯片是为解决这个问题而开发的，并且已被证明可以在实验室中忠实地复制许多不同人体器官的功能，包括肺。作为2017 年以来NIH和DARPA资助的项目的一部分，Wyss 研究人员一直致力于在肺气道和肺泡芯片中复制各种疾病，以研究肺组织如何对具有大流行潜力的呼吸道病毒作出反应并测试潜在的治疗方法。
在他的博士期间。在训练中，白研究了影响肺部深处微小气囊的疾病，在那里氧气被迅速交换为二氧化碳。该基金会使他准备好应对在肺泡芯片中重建流感感染的挑战，以便团队可以研究这些深肺空间如何产生针对病毒入侵者的免疫反应。
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