發布時間：2023/08/07 點擊數：556 概述
肺(fei)是由于持續暴露(lu)于環(huan)境中吸(xi)入的顆粒物(wu)和(he)病(bing)原體，而變得對感(gan)染(ran)和(he)損傷最為(wei)脆弱(ruo)的內(nei)臟器官(guan)。與此同時，呼吸(xi)道(dao)疾(ji)病(bing)成(cheng)為(wei)了導致(zhi)(zhi)死亡和(he)致(zhi)(zhi)殘的主(zhu)要原因之一(yi)。在全(quan)球導致(zhi)(zhi)預期壽命減少的十個(ge)(ge)主(zhu)要因素中，呼吸(xi)道(dao)疾(ji)病(bing)占(zhan)據了三(san)個(ge)(ge)位置，分別為(wei)慢性阻塞(sai)性肺(fei)疾(ji)病(bing)（第三(san)位）、下呼吸(xi)道(dao)感(gan)染(ran)（第四(si)位）和(he)肺(fei)癌(ai)（第六(liu)位）（參考《世界衛(wei)生組織全(quan)球衛(wei)生估計(ji)》，2020年）。而且，這種狀況在COVID-19疫情(qing)的沖擊(ji)下變得更加(jia)嚴峻，這一(yi)全(quan)球疫情(qing)導致(zhi)(zhi)了廣泛的疾(ji)病(bing)和(he)死亡。
然而(er)(er)，令人(ren)(ren)(ren)遺憾(han)的(de)是，進入市場的(de)新型肺部(bu)治療(liao)藥物的(de)比(bi)例僅(jin)為3%，而(er)(er)其(qi)他(ta)疾病(bing)治療(liao)藥物的(de)比(bi)例則在6-14%之間（Barnes等(deng)人(ren)(ren)(ren)，2015年）。這(zhe)一(yi)差距(ju)在一(yi)定程度上可以歸因于現有預(yu)臨床(chuang)模型的(de)不足。這(zhe)些模型存在多方(fang)面的(de)問題，包括高昂的(de)成本、不道(dao)德的(de)非人(ren)(ren)(ren)體內(nei)實(shi)驗，以及過于簡化的(de)體外(wai)模型，無(wu)法真實(shi)地再(zai)現人(ren)(ren)(ren)類(lei)肺部(bu)生物學和免(mian)疫學的(de)復雜性(xing)以及微小的(de)變異。因此，亟需開發新的(de)預(yu)臨床(chuang)模型，能夠精確地模擬人(ren)(ren)(ren)類(lei)肺部(bu)的(de)特性(xing)，并能夠準確預(yu)測對新型治療(liao)方(fang)法的(de)反應。
本應(ying)用說明詳細(xi)(xi)描(miao)述了(le)由英(ying)國創新科(ke)技基金（Innovate UK）資(zi)助的(de)(de)(de)(de)兩種肺(fei)部(bu)芯(xin)片（亦稱微生(sheng)理學(xue)系統MPS）的(de)(de)(de)(de)開發，以應(ying)對(dui)上述問(wen)題。這些(xie)(xie)芯(xin)片的(de)(de)(de)(de)設(she)計目標(biao)是模(mo)(mo)(mo)(mo)擬(ni)人(ren)類(lei)肺(fei)部(bu)，彌補現(xian)有模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)不足(zu)之處。為了(le)實現(xian)這一目標(biao)，我們(men)利用PhysioMimix單(dan)器(qi)官系統和(he)多(duo)孔(kong)板(ban)構(gou)建了(le)肺(fei)泡(pao)和(he)支氣(qi)管氣(qi)道模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)，與傳統的(de)(de)(de)(de)靜態24孔(kong)條件下的(de)(de)(de)(de)氣(qi)液(ye)界面（ALI）培養進(jin)行了(le)比較。通過在(zai)流體(ti)灌(guan)注的(de)(de)(de)(de)Transwell底部(bu)引入原代人(ren)類(lei)肺(fei)微血管內皮細(xi)(xi)胞(bao)，我們(men)增加了(le)肺(fei)MPS模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)復(fu)雜性。同時，加入單(dan)核細(xi)(xi)胞(bao)，可以在(zai)支氣(qi)管模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)底側(ce)模(mo)(mo)(mo)(mo)擬(ni)循環(huan)免疫細(xi)(xi)胞(bao)，或(huo)者在(zai)肺(fei)泡(pao)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)頂側(ce)模(mo)(mo)(mo)(mo)擬(ni)類(lei)似肺(fei)泡(pao)巨(ju)噬細(xi)(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞(bao)。所有這些(xie)(xie)改進(jin)使多(duo)細(xi)(xi)胞(bao)類(lei)型(xing)(xing)MPS模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)能夠準確地模(mo)(mo)(mo)(mo)擬(ni)人(ren)類(lei)肺(fei)組(zu)織，呈現(xian)出與相關組(zu)織結構(gou)和(he)細(xi)(xi)胞(bao)分(fen)化一致的(de)(de)(de)(de)特點。
為了(le)(le)驗證這(zhe)些模型(xing)(xing)在呼吸道感(gan)(gan)(gan)染(ran)研究和(he)開發(fa)中的(de)應(ying)用潛力(li)，我(wo)們(men)使用表達SARS-CoV-2 Spike蛋白的(de)假型(xing)(xing)化(hua)慢病(bing)毒對(dui)這(zhe)些模型(xing)(xing)進(jin)行(xing)感(gan)(gan)(gan)染(ran)，以(yi)模擬COVID-19感(gan)(gan)(gan)染(ran)情況(kuang)。感(gan)(gan)(gan)染(ran)和(he)隨后(hou)的(de)炎癥反應(ying)得(de)以(yi)繪制(zhi)，與COVID-19患者(zhe)的(de)炎癥指標進(jin)行(xing)了(le)(le)比較，從而(er)驗證了(le)(le)該(gai)模型(xing)(xing)的(de)相關性(xing)。我(wo)們(men)還(huan)使用了(le)(le)一種(zhong)針對(dui)SARS-CoV-2 Spike受體(ti)結(jie)合結(jie)構域（RBD）的(de)中和(he)單克(ke)隆抗體(ti)，觀察了(le)(le)其對(dui)感(gan)(gan)(gan)染(ran)的(de)抑制(zhi)效果，并發(fa)現該(gai)模型(xing)(xing)對(dui)這(zhe)種(zhong)治療呈現出劑量依賴性(xing)的(de)響應(ying)。這(zhe)些數據(ju)充分證明了(le)(le)該(gai)模型(xing)(xing)在預測抗SARS-CoV-2療效方(fang)面的(de)能力(li)，并為我(wo)們(men)更(geng)好地理(li)解COVID-19疾病(bing)的(de)進(jin)程提供了(le)(le)有力(li)支(zhi)持。
方法
為(wei)了(le)培(pei)養(yang)原代人類(lei)小(xiao)氣(qi)道或(huo)支氣(qi)管(guan)上(shang)皮細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)，使(shi)(shi)(shi)用(yong)Transwell在24孔板（靜(jing)態條(tiao)件）或(huo)PhysioMimix多孔板（灌(guan)流條(tiao)件）上(shang)進行ALI（空氣(qi)液體(ti)界面）培(pei)養(yang)，持(chi)續14天（見(jian)圖1）。使(shi)(shi)(shi)用(yong)顯(xian)微鏡(jing)觀察培(pei)養(yang)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)，利(li)用(yong)qPCR分析細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)分化情況。對于(yu)(yu)肺(fei)泡(pao)培(pei)養(yang)，使(shi)(shi)(shi)用(yong)抗體(ti)（顯(xian)微鏡(jing)觀察）或(huo)Taqman引物（qPCR）檢(jian)(jian)測(ce)肺(fei)泡(pao)I型(xing)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（ATI）標(biao)志(zhi)物（水通(tong)道蛋(dan)白(bai)5，AQP5）和肺(fei)泡(pao)II型(xing)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（ATII）標(biao)志(zhi)物（肺(fei)表面活(huo)性蛋(dan)白(bai)B，SFTPB）。對于(yu)(yu)支氣(qi)管(guan)培(pei)養(yang)，使(shi)(shi)(shi)用(yong)相同的(de)檢(jian)(jian)測(ce)方法檢(jian)(jian)測(ce)痰腺(xian)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（粘蛋(dan)白(bai)5AC，MUC5AC）、纖毛細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（Forkhead盒蛋(dan)白(bai)J1，FOXJ1，或(huo)乙酰化α-管(guan)蛋(dan)白(bai)）和腺(xian)體(ti)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（分泌球(qiu)蛋(dan)白(bai)家族A1成員1，SCGB1A1）標(biao)志(zhi)物。
將原代人(ren)類肺微血(xue)管內皮細(xi)胞(bao)加入(ru)Transwell的底(di)(di)側，與(yu)上(shang)皮細(xi)胞(bao)共培(pei)(pei)養(yang)。在肺泡(pao)和支(zhi)氣(qi)管培(pei)(pei)養(yang)中(zhong)，添加THP-1單核細(xi)胞(bao)到底(di)(di)側以(yi)模擬(ni)循環單核細(xi)胞(bao)。在肺泡(pao)培(pei)(pei)養(yang)中(zhong)，還將THP-1細(xi)胞(bao)添加到頂側以(yi)模擬(ni)肺泡(pao)巨(ju)噬細(xi)胞(bao)（見圖1）。為了(le)測試共培(pei)(pei)養(yang)炎癥(zheng)反(fan)應，細(xi)胞(bao)接受脂多糖或聚(I:C)的刺激。在48小時內收(shou)集來自底(di)(di)側的培(pei)(pei)養(yang)基樣本，并(bing)通過(guo)ELISA分析IP-10/CXCL10的分泌(mi)情況。
應用(yong)攜帶mCherry標簽的(de)(de)表達(da)SARS-CoV-2 Spike（D614G）蛋(dan)白(bai)的(de)(de)假型(xing)化慢病(bing)毒來模擬COVID-19研究(jiu)，將(jiang)其施加到模型(xing)的(de)(de)頂(ding)側，持續(xu)48小時。在(zai)48小時感染(ran)過(guo)程中(zhong)，收集(ji)來自模型(xing)底(di)側的(de)(de)培養(yang)基樣(yang)本，然后固定(ding)組(zu)織，并(bing)(bing)使用(yong)抗(kang)SFTPB抗(kang)體、鬼(gui)筆(bi)草(cao)酮和DAPI染(ran)色(se)。通過(guo)共聚(ju)焦顯微鏡(jing)分(fen)析組(zu)織，以確(que)定(ding)感染(ran)效率。將(jiang)單(dan)核細(xi)胞標記為CellTracker Far Red染(ran)料，并(bing)(bing)加入培養(yang)中(zhong)，以確(que)定(ding)感染(ran)過(guo)程中(zhong)的(de)(de)免(mian)疫(yi)細(xi)胞相(xiang)互(hu)作用(yong)。通過(guo)ELISA分(fen)析培養(yang)基樣(yang)本中(zhong)的(de)(de)IL-1β和IL-6的(de)(de)分(fen)泌情況。
為了確定該模型(xing)預測COVID-19療效的(de)能力，使用針對Spike RBD的(de)中和單克隆抗(kang)體(ti)，并(bing)比較感(gan)(gan)染(ran)(ran)情(qing)況，持續48小(xiao)時。在48小(xiao)時感(gan)(gan)染(ran)(ran)過程中，收(shou)集(ji)來自模型(xing)底側的(de)培養(yang)基樣本，然后(hou)固定組(zu)織，并(bing)使用鬼筆草(cao)酮和DAPI染(ran)(ran)色(se)。通過ImageJ/Fiji計量感(gan)(gan)染(ran)(ran)細(xi)胞數量。
肺 MPS培(pei)養圖
圖1. 肺泡和支氣管(guan)MPS模型的可視(shi)化表示
使用CN Bio的PhysioMimix單器官系統，在(zai)Barrier板中(zhong)制作了肺(fei)(fei)泡(pao)和(he)支(zhi)(zhi)氣(qi)管MPS模型。在(zai)肺(fei)(fei)泡(pao)模型中(zhong)，上(shang)皮(pi)(pi)細(xi)胞和(he)THP-1單核(he)細(xi)胞（肺(fei)(fei)泡(pao)巨(ju)噬(shi)細(xi)胞）被共同培養在(zai)插入(ru)器的頂側(ce)。在(zai)支(zhi)(zhi)氣(qi)管模型中(zhong)，只(zhi)有(you)上(shang)皮(pi)(pi)細(xi)胞被培養在(zai)插入(ru)器的頂側(ce)。在(zai)這兩種模型中(zhong)，肺(fei)(fei)內皮(pi)(pi)細(xi)胞被培養在(zai)插入(ru)器的底側(ce)，而(er)THP-1單核(he)細(xi)胞則(ze)在(zai)灌流培養基(ji)中(zhong)循環。
結果
通過Innovate UK授予的(de)(de)(de)(de)(de)資金，CN-bio團隊開發了兩種(zhong)肺(fei)芯片模(mo)型(xing)，用于復制肺(fei)泡和支(zhi)氣(qi)管(guan)氣(qi)道，用于呼吸道感染研究和藥(yao)物開發。與傳統的(de)(de)(de)(de)(de)ALI培養(yang)細(xi)(xi)胞相比，灌流模(mo)型(xing)展示出更(geng)好的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織形成(cheng)(cheng)，并分化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)人類(lei)肺(fei)部(bu)各(ge)個區域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵細(xi)(xi)胞類(lei)型(xing)（見圖(tu)2）。肺(fei)泡MPS組(zu)織形成(cheng)(cheng)類(lei)似肺(fei)泡囊狀結(jie)構，并呈現出ATI和ATII細(xi)(xi)胞的(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞標志物（見圖(tu)2 A）。其他原代細(xi)(xi)胞或MPS模(mo)型(xing)往往會構建偏(pian)向(xiang)ATI細(xi)(xi)胞的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織，這是(shi)由于ATII細(xi)(xi)胞向(xiang)ATI細(xi)(xi)胞的(de)(de)(de)(de)(de)轉分化(hua)(hua)造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞壓力的(de)(de)(de)(de)(de)跡象，然而，這里沒有檢測到(dao)僅ATI表型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞偏(pian)向(xiang)（見圖(tu)2 B）。支(zhi)氣(qi)管(guan)MPS形成(cheng)(cheng)多(duo)層偽層狀上皮組(zu)織，比靜態培養(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織更(geng)厚更(geng)極化(hua)(hua)（見圖(tu)2 D）。細(xi)(xi)胞分化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)各(ge)種(zhong)支(zhi)氣(qi)管(guan)細(xi)(xi)胞類(lei)型(xing)，包括(kuo)具(ju)有功(gong)能性相關(guan)性的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)纖毛細(xi)(xi)胞和分泌粘液的(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞（見圖(tu)2 C）。
圖2. 在MPS中培養的肺泡和支氣管細(xi)胞顯示出(chu)較(jiao)好的組織形(xing)成，并(bing)分化成生理學上(shang)相關的細(xi)胞表型。
(A)肺泡組織(zhi)被切(qie)片，并(bing)使用H&E染色進(jin)行可視化。
(B)對肺泡(pao)培養中(zhong)AQP5（AT1細胞）或SFTPB（ATII細胞）的表達(da)進行qPCR分(fen)析。
(C)對支氣管培養中MUC5AC（痰腺細(xi)胞(bao)）或SCGB1A1（腺體細(xi)胞(bao)）的表(biao)達進行(xing)qPCR分(fen)析(xi)。
(D)支氣管組織被切(qie)片，并使用H&E染色進行(xing)可視(shi)化。刻度尺為50μm。
通過(guo)引入(ru)肺微血管內皮細(xi)胞(bao)，進(jin)(jin)一步提升(sheng)了(le)模型與生(sheng)理(li)學(xue)的(de)相(xiang)關性。這(zhe)些細(xi)胞(bao)與物理(li)和化(hua)學(xue)信號相(xiang)互(hu)作用，增強了(le)模型的(de)復雜性（見圖(tu)3）。我們通過(guo)引入(ru)單核細(xi)胞(bao)，突顯了(le)模型的(de)免疫競爭力。這(zhe)些細(xi)胞(bao)在(zai)培養基的(de)基底側(ce)進(jin)(jin)行循環(huan)，或者與肺泡(pao)(pao)上皮細(xi)胞(bao)在(zai)頂側(ce)進(jin)(jin)行共培養，模擬肺泡(pao)(pao)巨(ju)噬細(xi)胞(bao)的(de)情景（見圖(tu)3）。在(zai)受(shou)到Toll樣受(shou)體(ti)激動劑(ji)挑(tiao)戰(zhan)時，MPS模型表現出多樣的(de)炎(yan)癥反(fan)(fan)(fan)應，與體(ti)內和體(ti)外(wai)數據一致（參考Errea等人，2015年；Ritter等人，2005年）。支氣(qi)管MPS培養對LPS沒有反(fan)(fan)(fan)應，這(zhe)可能與其(qi)缺乏TLR4受(shou)體(ti)有關。引入(ru)單核細(xi)胞(bao)后，支氣(qi)管培養對LPS挑(tiao)戰(zhan)產生(sheng)了(le)炎(yan)癥反(fan)(fan)(fan)應（見圖(tu)3 B）。肺泡(pao)(pao)培養對兩(liang)種挑(tiao)戰(zhan)都做出了(le)反(fan)(fan)(fan)應，但在(zai)模擬病(bing)毒(du)感染(ran)挑(tiao)戰(zhan)后觀(guan)察到更強烈(lie)的(de)炎(yan)癥反(fan)(fan)(fan)應（見圖(tu)3 C）。
圖3. 加入內皮細胞(bao)和單(dan)核細胞(bao)使(shi)得(de)對不(bu)同炎癥(zheng)反應(ying)進行繪(hui)制成為可能(neng)。
(A)肺泡(pao)模型中(zhong)細(xi)胞(bao)層的共聚焦圖像(xiang)，上皮細(xi)胞(bao)和單核細(xi)胞(bao)（Mθ）位于頂側（上方），內皮細(xi)胞(bao)位于底側（下方）。單核細(xi)胞(bao)被標記為(wei)CellTracker Far Red（橙(cheng)色），所有細(xi)胞(bao)被使(shi)用鬼筆草酮染(ran)色（品紅色）和DAPI染(ran)色（藍色）。刻度尺(chi)為(wei)50μm。
(B)支氣管共培養模(mo)型中，含(han)有或(huo)不含(han)單(dan)核細(xi)(xi)胞(bao)（Mθ）的(de)細(xi)(xi)胞(bao)受到LPS或(huo)poly(I:C)的(de)刺激，使用ELISA分(fen)析48小(xiao)時內(nei)的(de)IP-10表達。
(C)肺(fei)泡共培(pei)養模型(xing)中，含有或(huo)不含單(dan)核細胞（Mθ）的細胞受到LPS或(huo)poly(I:C)的刺激，使用ELISA分析48小時內的IP-10表達。
肺(fei)MPS模(mo)型在COVID-19研(yan)究中的實際應用性已經得到(dao)驗(yan)證。
首先，我們(men)測定了(le)肺MPS中SARS-CoV-2受體蛋(dan)白ACE2和TMPRSS2的表(biao)達水(shui)平(ping)，并確(que)定其表(biao)達水(shui)平(ping)與人類肺部患者相似(si)（參考Hou等人，2020年，見圖4A）。
接著，我們應用了(le)帶有(you)mCherry標簽的(de)假型(xing)化SARS-CoV-2 Spike（D614G）蛋白(bai)的(de)慢病毒來感染(ran)培養模型(xing)。這兩種模型(xing)都成功(gong)地受(shou)到了(le)慢病毒感染(ran)，并(bing)表(biao)現出與(yu)生理情況(kuang)相關(guan)的(de)炎癥反應。在感染(ran)區域，肺泡巨噬(shi)細胞樣(yang)細胞聚(ju)集，并(bing)分泌關(guan)鍵的(de)細胞因子，如(ru)TNFα、IL-1β和IL-6。這些細胞因子在COVID-19患者中通常(chang)升高，這為(wei)模型(xing)的(de)可靠性提供了(le)有(you)力的(de)支持（參考Del Valle等人，2020年；Huang等人，2020年）。
圖4 B-D顯示了感染后(hou)的(de)炎癥反應(ying)情況(kuang)，進一步(bu)驗(yan)證了我們肺MPS模型在研究COVID-19方面的(de)潛力。
圖(tu)4. 肺(fei)MPS受到SARS-CoV-2感染并產生(sheng)炎癥反應。
(A)使用qPCR測量肺泡(pao)和(he)支氣管MPS培養中ACE2和(he)TMPRSS2的mRNA表達。
(B)使用攜帶mCherry標簽(qian)的表達(da)SARS-CoV-2 Spike（D614G）蛋白的假型化慢病(bing)毒感染肺泡培養。組織被固定并(bing)使用SFTPB（綠色(se)(se)）、DNA（藍色(se)(se)）和(he)mCherry（紅色(se)(se)）染色(se)(se)。刻度尺為(wei)100μm。
(C)使用攜帶mCherry標簽的(de)表達SARS-CoV-2 Spike（D614G）蛋白的(de)假型化慢病毒感染帶有THP-1單核細(xi)胞的(de)肺泡(pao)培養（THP-1單核細(xi)胞用橙色(se)(se)Cell Tracker標記）。組織被固定(ding)并(bing)使用mCherry（紅色(se)(se)）、肌動蛋白（綠(lv)色(se)(se)）和(he)DNA（藍(lan)色(se)(se)）染色(se)(se)。刻度(du)尺(chi)為100μm。
(D)在(zai)感(gan)染過程中(zhong)，使用ELISA測(ce)量TNFα、IL-1β和(he)IL-6的表(biao)達情況，持(chi)續48小時。
為了(le)驗證肺(fei)MPS在COVID-19藥(yao)物(wu)研(yan)發中(zhong)(zhong)的潛力，我們將針對Spike蛋白的單克隆抗體引入模型(xing)，并(bing)在感(gan)染過程(cheng)中(zhong)(zhong)使用了(le)三種(zhong)(zhong)不同的劑量(liang)(liang)濃度（0.05、0.5和(he)5μg/ml）。結果顯示，在劑量(liang)(liang)依賴性(xing)的情(qing)況(kuang)下，這(zhe)些單克隆抗體成功(gong)地抑制(zhi)了(le)肺(fei)MPS的感(gan)染，從(cong)而(er)證實(shi)(shi)了(le)肺(fei)MPS用于驗證COVID-19治(zhi)療藥(yao)物(wu)療效(xiao)的實(shi)(shi)際可(ke)行性(xing)（見圖5）。將這(zhe)些肺(fei)MPS模型(xing)納入制(zhi)藥(yao)工(gong)作流程(cheng)將會加速藥(yao)物(wu)候(hou)選(xuan)物(wu)的篩(shai)選(xuan)過程(cheng)，從(cong)而(er)實(shi)(shi)現更快(kuai)、更經(jing)濟(ji)高效(xiao)和(he)可(ke)靠的藥(yao)物(wu)研(yan)發。這(zhe)種(zhong)(zhong)方(fang)法能夠更迅速地應對新型(xing)病原體的威脅，為疾病的控制(zhi)和(he)治(zhi)療提(ti)供(gong)有力支持。
圖5. 肺(fei)MPS預測COVID-19中(zhong)和抗體的療效。
(A)肺泡(pao)培(pei)養模型(xing)被孵育(yu)在(zai)不同濃度的針對Spike RBD的單克隆抗體中（0.05、0.5、5 μg/ml），然(ran)后(hou)使用(yong)攜帶mCherry標簽的表達SARS-CoV-2 Spike（D614G）蛋白的假型(xing)化慢病毒感染(ran)。培(pei)養模型(xing)在(zai)感染(ran)后(hou)孵育(yu)48小時，然(ran)后(hou)進行固定并使用(yong)肌動(dong)蛋白（綠色）、DNA（藍(lan)色）和(he)mCherry（紅(hong)色）染(ran)色。刻度尺(chi)為(wei)100μm。
(B)每個(ge)圖(tu)像(xiang)(xiang)的感染(ran)灶(zao)數量（每個(ge)條件下共10張圖(tu)像(xiang)(xiang)）。
討(tao)論
COVID-19大流行向全(quan)球呼吁(yu)警鐘，警示(shi)著(zhu)新興病原(yuan)體(ti)及其不斷演化的(de)(de)威脅。為(wei)了迎接這(zhe)一(yi)挑戰以及未來可能出現的(de)(de)威脅，必須采用更(geng)為(wei)準確(que)的(de)(de)方(fang)法(fa)來模(mo)擬(ni)和(he)預(yu)測(ce)疾(ji)病情況。在(zai)這(zhe)方(fang)面，肺MPS模(mo)型(xing)成為(wei)了一(yi)項(xiang)有力的(de)(de)解決(jue)方(fang)案。這(zhe)兩種肺MPS模(mo)型(xing)在(zai)模(mo)擬(ni)人(ren)類肺部方(fang)面表現出色，對病原(yuan)體(ti)感(gan)染展現出與人(ren)類相關的(de)(de)炎(yan)癥反應。通過對組織和(he)細胞(bao)培養基的(de)(de)分析，我們能夠深入(ru)理解導致疾(ji)病的(de)(de)生物學(xue)機制，同(tong)時預(yu)測(ce)人(ren)類對用于治(zhi)療(liao)疾(ji)病的(de)(de)藥物的(de)(de)反應。肺MPS模(mo)型(xing)為(wei)迅速確(que)定和(he)驗證(zheng)臨床藥物候(hou)選品提(ti)供(gong)了解決(jue)方(fang)案，這(zhe)將使我們能夠以更(geng)加精準的(de)(de)方(fang)式來應對新興疾(ji)病。
肺MPS模型的應用為我們在面對新興病原體(ti)時(shi)提(ti)供了強有(you)力(li)的工具(ju)，促使我們更加精確(que)(que)地(di)理解疾病的發展機制，更有(you)效地(di)開發治療(liao)藥物，從而(er)確(que)(que)保我們能(neng)(neng)夠迅速而(er)準確(que)(que)地(di)應對未來可能(neng)(neng)的健康威脅。
總結
· 肺(fei)泡和支氣管MPS肺(fei)模(mo)型(xing)已經被開發出(chu)來，以更精確地模(mo)擬人類(lei)肺(fei)部。
· 肺MPS組織可以由上皮細(xi)胞、內(nei)皮細(xi)胞和(he)免(mian)疫細(xi)胞組成的共培養(yang)形成。
· 肺泡和(he)支氣管MPS形成具有生理(li)相關結構(gou)和(he)細(xi)胞(bao)組成的組織。
· 肺MPS已(yi)經驗證(zheng)用于COVID-19研究，并可應用于其他傳染性(xing)肺部疾病研究。
· 使(shi)用(yong)肺MPS可加快對臨(lin)床前研究(jiu)藥物(wu)候(hou)選的資格認定。
· 這兩(liang)種肺(fei)MPS還可以通過PhysioMimix多器官系統和(he)(he)雙器官板與預(yu)(yu)測性的(de)(de)人類肝(gan)(gan)模型（肝(gan)(gan)MPS或肝(gan)(gan)芯(xin)片）進行(xing)流體(ti)相互連接，以進一步研究疾病和(he)(he)治療干預(yu)(yu)過程(cheng)中的(de)(de)炎癥機制和(he)(he)器官之間的(de)(de)相互影響。
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PhysioMimix Organ-On-Chip采用微流(liu)控技術，將不(bu)同類型(xing)的(de)細胞(bao)和(he)(he)組織以(yi)三維結構排列在芯片內，同時模擬(ni)相(xiang)關(guan)的(de)流(liu)體和(he)(he)環境條件，以(yi)更(geng)真實地模擬(ni)器官(guan)的(de)功能和(he)(he)相(xiang)互作用。
它可以模擬多個器官(guan)系統，并允(yun)許研究人員研究和評估(gu)藥物(wu)的(de)吸收、代謝、毒性和效果，以及研究器官(guan)之間的(de)相互作用和疾病(bing)的(de)發展機(ji)制。
目前這(zhe)個系統(tong)有三種(zhong)型號：單(dan)器(qi)官(guan)(guan)標準版(ban)、單(dan)器(qi)官(guan)(guan)高(gao)通(tong)量(liang)版(ban)具有更高(gao)的通(tong)量(liang)、多器(qi)官(guan)(guan)標準板在單(dan)器(qi)官(guan)(guan)標準版(ban)的基礎上(shang)多兼容了(le)雙器(qi)官(guan)(guan)板。
為什么要選(xuan)擇PhysioMimix呢？
第一點，這個(ge)系統一體式的緊(jin)湊結構，可以(yi)很(hen)容易的放在實(shi)驗(yan)室桌面上，而(er)且與(yu)現有設備(bei)兼容；
第二點，這(zhe)個設(she)備(bei)可(ke)以讓(rang)用(yong)戶(hu)在不到1分鐘的時(shi)間(jian)內設(she)定程序并(bing)運行；
第三(san)點，它的開放(fang)性孔(kong)設計支持您2D到3D細胞培養(yang)過渡，像屏障芯(xin)片板還可以放(fang)入商(shang)業(ye)化的transwell；
第四點，可以讓您在(zai)整個過程(cheng)中隨時取樣進行(xing)分析(xi)；
第(di)五點，可以(yi)以(yi)最少的用(yong)戶介入(ru)進行(xing)長期的自動化(hua)實驗；
第(di)六點，兼(jian)容一(yi)系列預先形成的組織和細胞(bao)類型(xing)；
第(di)七點，可以通(tong)過微(wei)流體連接兩個器(qi)官，從而研究期間的串擾；
第八點，更多(duo)的實驗孔意味著每顆芯片孔的成(cheng)本得以降低；
第九點，板(ban)內(nei)設置(zhi)的(de)對照孔或者副孔意味著數據的(de)置(zhi)信度(du)可以(yi)提升；
第十點，更強的處理(li)能力使整個過程可以更早的洞見數據。
