諸如 COVID-19 之類的呼吸道感染已導(dǎo)致多起流行病，并給醫(yī)療保健系統(tǒng)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。此類病毒會(huì)對(duì)我們的肺部造成嚴(yán)重?fù)p害，尤其是近端區(qū)域（即氣道）和遠(yuǎn)端區(qū)域（即肺泡）。

不同肺部區(qū)域?qū)Υ祟惛腥镜姆磻?yīng)各不相同且復(fù)雜，因此使用傳統(tǒng)模型（如動(dòng)物和簡(jiǎn)單的體外系統(tǒng)）準(zhǔn)確復(fù)制它們是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，京都大學(xué)的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種微生理系統(tǒng)（MPS），能夠模擬人體肺部的不同區(qū)域。具體來(lái)說(shuō)，他們的設(shè)備可以模擬氣道和肺泡，以研究病毒病理。結(jié)合同源iPSC，該團(tuán)隊(duì)正在為更加個(gè)性化和精準(zhǔn)的呼吸系統(tǒng)疾病治療做準(zhǔn)備。

該研究成果已發(fā)表在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》雜志上。

“我們的 iPSC 衍生肺芯片使我們能夠模擬來(lái)自同基因來(lái)源的近端和遠(yuǎn)端肺區(qū)域?qū)粑?/span>病毒感染的不同反應(yīng)，”主要作者、京都大學(xué)博士生 Sachin Yadav 說(shuō)道。

該團(tuán)隊(duì)的研究為研究組織和病毒特異性疾病機(jī)制以及評(píng)估藥物療效提供了一個(gè)更精準(zhǔn)的平臺(tái)。此外，他們的方法對(duì)應(yīng)對(duì)未來(lái)的流行病也具有重要意義。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人橫川龍二 (Ryuji Yokokawa) 指出：“所獲得的見(jiàn)解可用于開(kāi)發(fā)其他人體器官和多器官系統(tǒng)的模型，從而促進(jìn)器官相互作用的研究?！?/span>

高級(jí)研究員 Takeshi Noda 表示：“準(zhǔn)確復(fù)制宿主對(duì)不同病毒和肺部區(qū)域的反應(yīng)差異的能力可以顯著增強(qiáng)我們對(duì)新出現(xiàn)的病毒的理解，并促進(jìn)早期藥物篩選。”

另一位高級(jí)團(tuán)隊(duì)成員 Shimpei Gotoh 補(bǔ)充道：“將 iPSC 整合到我們的 MPS 中具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)，這些細(xì)胞可以提供個(gè)性化醫(yī)療和同基因模型等好處?！?/span>

該芯片系統(tǒng)的潛在應(yīng)用范圍不僅限于病毒感染，還可以通過(guò)使用患者特定的 iPSC 研究其他疾病來(lái)增強(qiáng)個(gè)性化醫(yī)療。

更多信息： 同源誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生的氣道和肺泡芯片模型揭示特異性先天免疫反應(yīng)，《自然生物醫(yī)學(xué)工程》 (2025)。DOI ：10.1038/s41551-025-01444-2