據麥姆斯咨詢報道，近日，多倫多大學（University of Toronto，U of T）的一個工程研究小組通過新型器官芯片（organ-on-a-chip）平臺發現了一種分子，具有治療由COVID-19（新型冠狀病毒肺炎）感染引起的嚴重的免疫反應的潛力。

該分子是一種名為QHREDGS新型抗炎衍生肽。它不會直接作用于病毒，但會防止發生潛在的危及生命的免疫反應——細胞因子風暴。

據了解，細胞因子風暴出現在部分COVID-19和一些其它疾病的患者中。當人體在血液中釋放大量被稱為細胞因子的信號蛋白時，就會引起細胞因子風暴。過多的細胞因子會使免疫系統超負荷運轉，進而引發血管并發癥、多器官衰竭，甚至死亡。

COVID-19大流行期間，臨床醫生面臨的最大挑戰之一是了解為什么一些感染了SARS-CoV-2 （新型冠狀病毒）的人會經歷細胞因子風暴，而另一些感染者則不會。

由Milica Radisic教授（生物工程專業（BME）和化學工程專業（ChemE））領導的多倫多大學流體技術研究與應用工程中心（Engineering’s Centre for Research and Applications in Fluidic Technologies，CRAFT）的研究人員，憑借他們在器官芯片技術方面的專業知識，正在進行上述問題的研究工作。

“基于人體細胞的器官芯片系統具有獨特的優勢，它使我們能夠通過簡化系統和有策略地引入各種類型的免疫細胞來更好地了解生物反應，從而剖析其復雜的過程。”Radisic表示。

Radisic和她的團隊是體外培養功能性心臟組織的專家。這類可實驗室培養的組織使研究人員能夠對疾病進行建模，并了解心臟組織中的基因突變導致心力衰竭的過程。

“在COVID-19大流行期間，我們再次利用了心臟組織平臺，以了解SARS-CoV-2如何導致血管功能障礙。”Rick Lu（生物工程博士候選人）說道。

近期，該項研究成果發表在《芯片實驗室》（Lab on a Chip）雜志上，Rick Lu和他的研究伙伴在論文中展示了他們是如何使用“評估動態事件的集成脈管系統（InVADE）”的特定組織模型平臺進行SARS-CoV-2的感染研究，這項研究得到了多倫多大學康諾特基金（Connaught Fund）、多倫多創新加速合作伙伴（Toronto Innovation Acceleration Partners）和多倫多大學捐助者的支持。

利用InVADE平臺，研究人員利用SARS-CoV-2感染了一個基于微納制造技術的可灌注血管芯片，以了解該病毒如何引發炎癥和血管功能障礙。

他們還篩選了5種此前已被臨床醫生測試過的具有抗炎特性的化合物，來確定其中是否有預防細胞因子風暴潛力的化合物。

QHREDGS是一種先前已被發現可改善心肌細胞代謝和增強內皮細胞存活率的衍生肽。在這項研究中，Rick Lu發現它可以增強血管功能，并修復SARS-CoV-2對人體造成的不良影響。例如，與沒有QHREDGS的內皮細胞相比，含有QHREDGS的被稱為內皮屏障的內皮細胞，其血管結構功能提高了62%，而引起細胞因子風暴的分子分泌卻極大地減少了。

“血管功能障礙會導致SARS-CoV-2擴散到人體器官，如心臟、肝臟和腸道等。”Rick Lu說，“我們希望通過改善血管功能和減少體內炎癥，預防COVID-19患者出現器官衰竭。”

血管芯片模型用于研究冠狀病毒引起的血管功能障礙，找到針對SARS-CoV-2感染的潛在治療方案（來源：CRAFT）

在Radisic的實驗室，InVADE平臺被用于許多其它研究，包括研究“為什么在心臟中很少發現癌癥”。Rick Lu和他的同事們還通過血管芯片系統，來更好地了解COVID-19患者以及一些接種了COVID-19疫苗的群體出現心肌炎的原因。

該科研團隊目前正在與多倫多的臨床醫生和研究人員合作，尋找與心肌炎相關的獨特的生物分子標志物。

“目前，我們正在利用一些先天免疫系統，如外周血單核細胞（PBMC）和中性粒細胞，來觀察這些免疫細胞如何與心臟組織相互作用，以了解它們如何影響心臟組織功能。”Rick Lu說，“我們對此感到非常激動，因為我們不僅能夠識別與心肌炎相關的一些分子的來源途徑，而且還希望找到潛在的治療方案來逆轉心臟中的這種炎癥造成的損傷。”

Radisic希望這類器官芯片系統可使研究人員能夠預測并更好地應對未來的公共衛生事件。

“除了消除利用活體動物的研究，以及保證臨床研究參與者的安全之外，器官芯片的小尺寸還使我們能夠高效地使用試劑，并通過將實驗所需的病毒數量降至最低來保證安全性。”Radisic說，“這項器官芯片技術可以快速、高效地研究新出現的病原體，以及其感染和損害人體各器官功能的風險程度。”

論文鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/lc/d1lc00817j

審核編輯 ：李倩