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胸心外科

人工肺幫助揭示COVID19患者血液阻塞的原因

作者:佚名 來源:生物谷 日期:2020-10-08
導讀

         在最近一項研究中,EPFL的科學家正在使用技術更好地了解冠狀病毒如何導致某些患者的血凝塊。他們開發了一種簡化的肺部模型,可以讓他們首次觀察到病毒如何攻擊位于血管內的細胞。 盡管確切的發病率仍不清楚,但COVID-19有時會引起血凝塊。最近的一項研究表明,大約10%的住院患者會發生這種并發癥。醫生仍然不確定為什么病毒會引起這種反應-在最嚴重的情況下,血塊會導致中風。為了深入了解這一現象,EPFL科

關鍵字:  COVID19 

        在最近一項研究中,EPFL的科學家正在使用技術更好地了解冠狀病毒如何導致某些患者的血凝塊。他們開發了一種簡化的肺部模型,可以讓他們首次觀察到病毒如何攻擊位于血管內的細胞。

        盡管確切的發病率仍不清楚,但COVID-19有時會引起血凝塊。最近的一項研究表明,大約10%的住院患者會發生這種并發癥。醫生仍然不確定為什么病毒會引起這種反應-在最嚴重的情況下,血塊會導致中風。為了深入了解這一現象,EPFL科學家開發了一種微流控芯片,該芯片可以模擬人的肺部并復制其部分結構以研究COVID-19感染。該芯片可以容納肺上皮細胞,血管細胞和免疫系統細胞,并讓科學家直接觀察SARS-CoV-2如何攻擊人類細胞并觸發血凝塊的形成。

        (圖片來源:Www.pixabay.com)

        研究者們懷疑有兩種機制在起作用。一種是細胞因子的過量生產,細胞因子是在免疫細胞信號傳導中起作用的蛋白質。冠狀病毒可引起“細胞因子風暴”,這些過度活化的免疫系統反應會損壞血管并導致血凝塊形成,并可能致命。另一個可能的機制是損壞肺部的血管內壁或內皮組織。肺部有很多這類組織,一旦受損,血液很容易凝結并形成凝塊。

        那么,可能的罪魁禍首是哪種機制?為了找到答案,醫生需要能夠每小時觀察肺部感染的進展情況。在活著的患者中這幾乎是不可能的,在實驗室培養中也不是很可行,因為培養物通常僅包含一種細胞,而不能提供整個肺系統的足夠真實的表示。

        John McKinney教授實驗室的科學家已獲得EPFL COVID-19工作組的支持。在實驗室的博士后Vivek Thacker博士的帶領下,他們現在采用了片上肺裝置,并對其進行了建模,以模擬SARS-CoV-2肺部感染的各個步驟。該設備包含微流控通道,可將營養物質饋送到芯片上的細胞,這些細胞經排列可重建一部分肺部。更具體地,該芯片包含一層上皮細胞或覆蓋肺的細胞,以及一層內皮細胞??或襯在血管上的細胞。兩層被膜分開。

        在科學家將SARS-CoV-2引入其設備后,該病毒首先攻擊上皮細胞的外層,就像自然感染一樣。他們與組織學核心設施的Jessica Sordet Dessimoz博士及其團隊合作,發現該病毒在一天之內到達了內皮細胞的內層,并在隨后的幾天內造成了相當大的損害。

        Vivek Thacker說:“有足夠的破壞力破壞內皮,并使血管中的血液暴露于空氣中,從而導致血塊形成。”通過我們的系統,我們發現該病毒可能通過直接攻擊內皮而引起血凝塊。但是,這并不意味著細胞因子不會發揮作用。”

        EPFL的裝置揭示了一種使用常規方法無法觀察到的現象,因為SARS-CoV-2在內皮細胞單培養物中不能很好地增殖。 Thacker說:“在受感染的患者的內皮中也發現了一些病毒顆粒,但是數量很少。”

        該團隊接下來將使用他們的單片肺和實際血液樣本,以便他們可以直接觀察血凝塊的形成。 Thacker解釋說,這并不像聽起來那么簡單-血液在體外迅速凝結,因此“我們必須快速而準確”。他們計劃將抗凝劑添加到樣品中,然后在將樣品注入設備之前將其中和。小組將在接下來的幾周內處理這個復雜的過程。(生物谷 Bioon.com)

        資訊出處:Artificial lung helps researchers investigate how COVID-19 causes blood clots

        原始出處:Vivek V Thacker et al.Rapid endothelialitis and vascular inflammation characterize SARS-CoV-2 infection in a human lung-on-chip model,bioRxiv(2020). DOI: 10.1101/2020.08.10.243220

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