Tartalomjegyzék:

A „mini Szervek” Elárulják, Hogy A Koronavírus Hogyan Rombolja Le A Testet
A „mini Szervek” Elárulják, Hogy A Koronavírus Hogyan Rombolja Le A Testet
Videó: A „mini Szervek” Elárulják, Hogy A Koronavírus Hogyan Rombolja Le A Testet
Videó: How do fish make electricity? - Eleanor Nelsen 2023, Február
Anonim

A vírus károsíthatja a laboratóriumban termesztett tüdő-, máj- és veseszövetet, ami megmagyarázhatja a súlyos COVID-19 szövődményeket.

A „mini szervek” elárulják, hogy a koronavírus hogyan rombolja le a testet
A „mini szervek” elárulják, hogy a koronavírus hogyan rombolja le a testet

A kutatók miniatűr szerveket növesztenek a laboratóriumban, hogy megvizsgálják, hogyan roncsolja az új koronavírus a testet. Ezekkel az organoidokkal kapcsolatos vizsgálatok feltárják a vírus sokoldalúságát a betörő szerveknél, a tüdőtől a májig, a veséig és a bélig. A kutatók gyógyszerekkel is kísérleteznek ezekben a mini szövetekben, hogy lássák, vajon az ilyen terápiák alkalmasak-e emberek kezelésére.

Az orvosok kórházi betegek és boncolások alapján tudják, hogy a SARS-CoV-2 pusztító hatással lehet a szervekre. De nem világos, hogy e károsodás egy részét közvetlenül a vírus vagy a fertőzés másodlagos szövődményei okozzák-e. Több csoport organoid vizsgálatokkal mutatja be, hogy a vírus hol utazik a testben, mely sejteket fertőzi meg, és milyen kárt okoz.

"Az organoidok szépsége az, hogy hasonlítanak a szövetek valódi morfológiájához" - mondja Thomas Efferth, a sejtbiológus a német Mainz-i Johannes Gutenberg Egyetemen.

A virológusok általában vírusokat vizsgálnak sejtvonalak vagy egy tálban tenyésztett állati sejtek felhasználásával. De ezek nem modellezik jól a SARS-CoV-2 fertőzést, mert nem utánozzák a testben történőket - állítják a kutatók.

Az organoidok jobban bemutatják, hogy a SARS-CoV-2 mit tesz az emberi szövetekkel - mondja Núria Montserrat, az őssejtbiológus a spanyolországi Barcelonában, a Katalónia Biomérnöki Intézetnél. Nevelhetők több sejttípussal, és hetek alatt felveszik az eredeti szerv formáját - mondja Montserrat. Ezek olcsóbbak, mint az állatmodellek, és kerülik az általuk felvetett etikai aggályokat.

Organoidokban végzett SARS-CoV-2-vizsgálatoknak vannak korlátai, mivel nem tükrözik a testben előforduló szervek közötti áthallást, ami azt jelenti, hogy az eredményeket még mindig igazolni kell az állatmodellekben és a klinikai vizsgálatokban - mondja Bart Haagmans, virológus az Erasmus MC-nél Rotterdamban, Hollandiában.

Belélegzett

Az organoidok egyik legfontosabb meglátása, hogy a SARS-CoV-2 mit tesz a légzőrendszer sejtjeivel, a felső légutaktól a tüdőig.

Kazuo Takayama, a japán Kiotói Egyetem őssejtbiológusa és munkatársai négy különféle sejttípusú hörgőorganoidot fejlesztettek ki, amelyek a külső hörgőréteg fagyasztott sejtjeiből vagy hámból készülnek. Amikor csapata megfertőzte az organoidokat SARS-CoV-2-vel, azt tapasztalták, hogy a vírus elsősorban azokat az őssejteket veszi célba, amelyek az alapsejtek néven ismert epithelium sejtjeit pótolják, de nem jutottak könnyen védő, szekréciós „klubsejtekbe”. A csapat, amely a bioRxiv-nél írta fel munkáját, most azt tervezi, hogy megvizsgálja, hogy a vírus átterjedhet-e az alapsejtekről más sejtekre.

A felső légutakból a vírus bejuthat a tüdőbe és légzési elégtelenséget okozhat, ami a COVID-19 súlyos szövődménye. A mini tüdőt egy edényben használva Shuibing Chen, a New York-i Weill Cornell Medicine őssejtbiológusa kimutatta, hogy egyes sejtek fertőzés után elpusztulnak, és hogy a vírus a kemokinek és citokinek néven ismert fehérjék termelését indukálja, amelyek hatalmas immunválaszt válthat ki. Sok súlyos COVID-19-ben szenvedő ember immunreakciót tapasztal, amelyet citokin-viharnak neveznek, ami halálos lehet.

De Chen, aki eredményeit a bioRxiv-n is közzétette, azt mondja, hogy a tüdősejtek miért pusztulnak el a betegeknél, továbbra is rejtély - akár a vírus által okozott károk, önmaga által okozott rombolás, akár az immunsejtek általi gobogás miatt. "Tudjuk, hogy a sejtek elpusztulnak, de nem tudjuk, hogyan" - mondja Chen, akinek az organoidok létrehozásának megközelítése különbözött Takayamaétól. Ahelyett, hogy felnőtt sejtekből hozta volna létre őket, pluripotens őssejteket használt, amelyek a test bármely sejttípusává fejlődhetnek. Az így termesztett organoidok több sejttípust is tartalmazhatnak, de a végeredmény kevésbé érett, és ezért nem feltétlenül reprezentálja a felnőtt szövetet - mondja Chen, aki most immunsejtekkel rendelkező tüdőorganoidokat növeszt.

Vér rohan

A tüdőből a SARS-CoV-2 átterjedhet más szervekre is, de a kutatók nem voltak biztosak abban, hogy a vírus pontosan hogyan terjed, amíg Montserrat és munkatársai egy májusi tanulmányt nemrég publikáltak a Cellben. A szintén pluripotens őssejtekből készített organoidokkal végzett kísérletek során kimutatták, hogy a SARS-CoV-2 képes megfertőzni az endotheliumot - az ereket bélelő sejteket -, amely lehetővé teszi a vírusrészecskék kiszivárgását a vérbe és a test körüli keringést. A COVID-19-ben szenvedő betegek sérült erekről szóló patológiai jelentései is alátámasztják ezt a hipotézist - mondja Josef Penninger, a kanadai Vancouveri Brit Columbia Egyetem géntechnológus mérnöke és a tanulmány társszerzője.

Organoidokkal végzett vizsgálatok arra utalnak, hogy a vírus a vérbe kerülve közvetlenül több szervet is megfertőzhet, köztük a vese is - állítják Penninger és Montserrat. Bár a vírus megfertőzte a veseorganoidokat, és egyes sejtek elpusztultak, a kutatók nem biztosak abban, hogy ez a közvetlen oka a betegeknél megfigyelt veseelégtelenségnek.

Egy másik májorganoid-tanulmányban kiderült, hogy a vírus megfertőzheti és elpusztíthatja az epetermeléshez hozzájáruló sejteket, az úgynevezett kolangiocitákat. Sok kutató úgy gondolta, hogy a COVID-19-ben szenvedő betegek májkárosodását túlműködő immunválasz vagy gyógyszer mellékhatások okozták - mondja Bing Zhao, a kínai Sanghaji Fudan Egyetem sejtbiológusa, aki a Protein & Cell-ben publikálta eredményeit. Munkája „arra utal, hogy a vírus közvetlenül megtámadhatja a májszövetet, ami májkárosodást okozhat” - mondja Zhao.

A vírus a vékonybél és a vastagbél belsejében lévő sejtekben is replikálódhat, az úgynevezett enterociták, a bél organoidjait használó Science tanulmány szerint.

Bár ezek a megállapítások világítóak, az organoidok használata a vírus-gazda kölcsönhatás tanulmányozásában még gyerekcipőben jár - mondja Haagmans, aki kifejlesztette a bélorganoidokat. "Túl korai megmondani, mennyire relevánsak" - mondja. A kutatók szerint összetettebb organoid rendszerekre van szükség ahhoz, hogy jobban megértsük, hogyan hat a vírus a szervezet immunrendszerével a károsodás érdekében.

"Most már egészen biztosak vagyunk abban, hogy a COVID-19-et okozó vírus megfertőzheti a tüdőn kívüli szöveteket, és jelentősen hozzájárulhat a betegségekhez" - mondja Penninger. De a súlyosabb kimeneteleket, például a vese- és a szívkárosodást valószínűleg a vírusfertőzés és a túlzott immunválasz kombinációja okozza - mondja.

Kábítószer-tesztágy

A tudósok azt is vizsgálják, hogy organoidokkal lehet-e modellezni a gyógyszerek reakcióját a szervezetben. A remény az, hogy az organoidok felhasználhatók a lehetséges COVID-19 terápiák tesztelésére, amelyek közül néhányat már klinikai vizsgálatokba is bevezettek, anélkül, hogy átfogó teszteket végeztek volna sejt- és állatmodelleken.

A vizsgálatokat más koronavírusok korábbi ismeretei alapján terveztük meg, és a modellrendszerek körültekintő értékelése nélkül indítottuk el. "Ennek eredményeként sokuk kudarcot vallott."

Chen az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala által jóváhagyott mintegy 1 200 gyógyszert átvizsgálott más betegségekre, és megállapította, hogy az imatinib rákos gyógyszer elnyomja a SARS-CoV-2-t a tüdő organoidjaiban. Azóta számos humán klinikai vizsgálatot indítottak a gyógyszerről, mint a COVID-19 kezeléséről.

Más csoportok is tesztelik a létező gyógyszereket a koronavírus ellen organoidokban, némi sikerrel. "Csak ennek a folyamatnak a végén tudjuk meg, hogy ezeknek a rendszereknek mi a prediktív értéke a gyógyszer hatékonyságának tesztelésére" - mondja Haagmans. "Ez egy hosszú távú folyamat."

Itt olvashat többet a Scientific American koronavírus-járványáról. És olvassa el a tudósítást a nemzetközi magazinhálózatunkról itt.

A téma által népszerű