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.
Вчера, 16:14
5 минут
Денис Гордеев

До нынешнего года эти окаменелости видели воочию считаные десятки людей.

Позавчера, 14:31
24 минуты
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

Вчера, 21:43
5 минут
Василий Парфенов

Каких только гадостей не встречают врачи в телах пациентов. К сожалению, описанный индийскими врачами случай довольно типичен для этой страны. Интересным его делает видео, которое удалось записать медикам во время обследования больного.

Позавчера, 14:31
24 минуты
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

20 ноября
5 минут
Мария Азарова

Уже выявили около 500-700 случаев заболевания, которое проявляется в виде струпьев на конечностях, лице и гениталиях, а также вызывает раздражение глаз, сухость губ и небольшое повышение температуры тела.

Вчера, 16:14
5 минут
Денис Гордеев

До нынешнего года эти окаменелости видели воочию считаные десятки людей.

14 ноября
35 минут
Василий Парфенов

На вопрос, кто проживает на дне океана, люди отвечают по-разному. Дети и некоторые взрослые скажут: Губка Боб Квадратные Штаны. Фанаты Лавкрафта благоговейно, но с огоньком в глазах пробормочут нечто вроде «Ктулху фхтагн». А подводники и океанологи задумчиво посмотрят на вопрошающего и, если повезет, расскажут много интересного. Про квакеров, «биоуток», «блуп» и еще Посейдон его знает какие аномальные явления подводного мира.

2 ноября
10 минут
Василий Парфенов

Совсем недавно первые комплекты оборудования Starlink начали поступать простым пользователям, и они уже активно делятся опытом использования. Бета-тестирование под девизом «Лучше, чем ничего» позволяет оценить возможности готовой менее чем на 10% спутниковой группировки. И они впечатляют!

27 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: