Искусственные мини-органы помогли ученым увидеть, как вирус SARS-CoV-2 повреждает легкие — Naked Science
7 минут
Денис Гордеев

Искусственные мини-органы помогли ученым увидеть, как вирус SARS-CoV-2 повреждает легкие

Изучение инфекционного процесса проводили благодаря комбинации флуоресцентной микроскопии и генетического анализа отдельных клеток.

Мини-легкое, созданное для изучения влияние коронавируса на альвеолы
Мини-легкое, созданное для изучения влияние коронавируса на альвеолы / Youk, Kim et al., Stem Cell, 2020

Крошечные искусственные легкие, выращенные в лаборатории из стволовых клеток, позволили ученым наблюдать за тем, как коронавирус поражает легкие. Специалисты характеризуют это как «важный прорыв» в области изучения Covid-19.

Исследования проводили параллельно в двух лабораториях: в Кембриджском университете в Великобритании и Университете Дьюка (штат Северная Каролина, США). Статьи обеих исследовательских групп опубликованы в Stem Cell (1, 2).

Мини-легкие были выращены специально для исследований коронавируса. Главное преимущество таких искусственных органов в том, что они позволяют точно реконструировать процессы, проходящие в альвеолах — пузырьковых структурах наших легких, в которых происходит попадание кислорода в легочные капилляры.

Именно альвеолы вирус SARS-CoV-2 поражает сильнее всего. Однако изучением влияния коронавирусов на человеческий организм область применения мини-легких не ограничивается. «Это универсальная модельная система, которая позволяет нам изучать не только SARS-CoV-2, но и любой респираторный вирус <…>, в том числе грипп», — говорит Пурушотхама Рао Тата, сотрудник Университета Дьюка.

Ученые заразили модельные органы коронавирусом; изучение инфекционного процесса проводили благодаря комбинации флуоресцентной микроскопии и генетического анализа отдельных клеток. Всего через шесть часов после заражения SARS-CoV-2 прошел все клеточные стадии вирусной инфекции и начал продуцировать новые вирусные частицы.

Альвеолярная структура, полученная из стволовых клеток учеными из Университета Дьюка / Tata Lab, Duke University

Примерно в то же время началась выработка интерферонов — сигнальных белков, которые «предупреждают» соседние клетки об инфекции и активируют их защитные функции. Опосредованный интерферонами врожденный иммунный ответ — «первая линия противовирусной обороны» — был запущен в течение 48 часов с момента заражения. А через 60 часов после введения вируса часть альвеолярных клеток начала гибнуть и распадаться, что привело к серьезному повреждению ткани мини-легких.

Ученые также наблюдали цитокиновый шторм — гиперреакцию иммунной системы на вирус, которая характеризуется повышенной активностью иммунных клеток и бурным выделением различных цитокинов и биохимических медиаторов. «Считалось, что цитокиновый шторм происходит из-за притока иммунных клеток [в очаг инфекции], но мы видим, что это [бурное выделение биохимических медиаторов] также происходит в самих клетках легких», — говорит Рао Тата.

Хотя исследователи наблюдали изменения в клетках модельных органов в течение трех дней после заражения, клинические симптомы Covid-19 редко проявляются настолько быстро. Иногда признаки вирусной инфекции заметны более чем через десять дней после попадания вируса в организм. Ученые считают, что это может быть связано с длительностью «путешествия» вируса по дыхательным путям до альвеол, а также с тем, что необходимо инфицирование значительной части альвеолярных клеток, прежде чем у пациента появятся симптомы.

Ученые надеются использовать свою методику, чтобы создавать модели органов пациентов, особенно уязвимых для инфекционных патогенов. Благодаря этому можно будет изучать вопросы генетической предрасположенности к тяжелым формам инфекции, оценивать потенциальную опасность различных вирусных штаммов и тестировать противовирусные препараты.

Ранее японские ученые смоделировали, как распространяется Covid-19 при разговоре за столом, а в Нидерландах зарегистрирована первая смерть пациента, повторно заразившегося коронавирусом.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
2 часа назад
11 минут
Василий Парфенов

В Сети набирают популярность сразу две петиции с требованием сделать первый пилотируемый суборбитальный полет New Shepard дорогой «в один конец». Все дело в том, что одно из мест в капсуле займет глава Blue Origin и основатель Amazon Джефф Безос. Очевидно, это лишнее подтверждение тому, что титул одного из богатейших людей на планете сопровождается армией ненавистников.

19 июня
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

11 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Тем временем жители России с трудом заставляют себя пройти вакцинацию хотя бы впервые, сильно отставая от населения других развитых стран.

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

19 июня
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Вчера, 07:35
9 минут
Мария Азарова

Китайские ученые воспроизвели модель мужской беременности млекопитающих на лабораторных крысах: результаты оказались успешными лишь отчасти, но все равно показали, что в таких случаях эмбрионы могут развиваться нормально. Мировое сообщество восприняло эксперимент с ужасом.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: