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中国团队建立仿生芯片:探明新冠感染损伤人体肠道组织的机制


作者:科技日报     来源:科技日报     时间:2021-01-25 13:30

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记者24日从中科院昆明动物研究所获悉,该所郑永唐团队中科院大连化学物理研究所秦建华团队合作,建立了一种仿生肠芯片感染模型,为新冠病毒致病机理、传播途径研究和快速药物评价等提供了新的思路和方法。研究成果发表在著名国际期刊《科学通报》上。人体内肠道具有消化、吸收和分泌等功能,也是人体最大的免疫器官。新冠病毒感染病人主要以呼吸道症状为主,但仍有20%~50%的患者具有明显胃肠道症状,包括腹痛、腹泻、便血,甚至肠道穿孔等。在新冠肺炎患者的粪便样本中,还可发现病毒RNA,这意味着肠道有可能是新冠病毒攻击的另一主要靶器官。但此前,鲜有针对新冠病毒诱发肠道感染的研究,感染机制也不清楚。
研究团队从人体肠道结构和功能特点出发,仿生建立了一种多层设计的可灌注肠芯片装置,模拟包含多种人源肠细胞、组织界面、3D细胞基质和机械流体等复杂因素的肠组织微环境。在昆明动物研究所BSL-3实验室,他们利用这组装置开展了相关研究。
研究发现,当肠芯片装置暴露于新冠病毒后,在人肠上皮细胞内可见大量病毒复制,同时出现绒毛破坏,粘液分泌细胞分布异常,钙粘蛋白表达水平降低等多种肠组织屏障损伤改变。此外,病毒感染还可导致血管内皮细胞损伤,细胞数量明显减少以及细胞间连接蛋白表达降低等改变。此外,病毒感染可诱发人肠上皮细胞和血管内皮细胞异常响应。
研究团队还首次尝试利用微流控仿生肠芯片装置,探究新冠病毒诱发的肠道感染,发现新冠病毒可导致人肠组织屏障功能障碍、内皮细胞损伤和炎症反应等一系列病理过程,反映了基于组织水平的肠器官生理特点,以及对新冠病毒的病理响应。整套装置具有建模周期短、耗费低和易于动态观测等优势。
“下一步还可结合人体多种肠道免疫细胞和肠道微生物等因素,在芯片上建立更加复杂的肠道免疫微环境,这对深入研究肠道病原体与宿主间相互作用,以及病毒传播途径等具有重要意义。”郑永唐研究员说。
(原标题:仿生芯片探明新冠病毒感染损伤人体肠道组织的机制)
(责任编辑:张晓峰、李军)

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