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.
Позавчера, 18:20
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно решению Арбитражного суда Амурской области, строительство стартового комплекса «Ангара» на Восточном должны приостановить. Напомним, стартовый стол создают под тяжелую ракету «Ангара-А5», которую хотят применить для испытаний космического корабля нового поколения.

Вчера, 16:44
4 минуты
Илья Ведмеденко

Новейший марсоход NASA в первый раз проехал по Красной планете: всего аппарат преодолел 6,5 метра. Ранее ровер прислал первые снимки с поверхности Марса.

Вчера, 15:24
9 минут
Мария Азарова

По числу одобривших его использование стран российский препарат обогнал даже так называемого фаворита Запада — вакцину от Pfizer и BioNTech.

2 марта
4 минуты
Сергей Васильев

Обнаружены кости приматов, живших сразу после мел-палеогенового вымирания: похоже, наши общие предки появились задолго до гибели динозавров.

3 марта
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых выяснила, что неандертальцы обладали способностью к восприятию и воспроизведению человеческой речи. А еще, возможно, в их языке было много согласных звуков.

3 марта
2 минуты
Илья Ведмеденко

Компания Rolls-Royce успешно завершила наземные тесты своего электрического самолета ionBird. Первый полет машина может совершить до конца месяца.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[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: