Команда под руководством исследователей из Университета Ньюкасла, Великобритания, успешно создала модель клеток, обнаруженных в легких, которую можно использовать для воспроизведения того, как COVID-19 поражает дыхательные пути. Эта информация, опубликованная сегодня в журнале STEM CELLS, открывает путь к более широким исследованиям вирусных инфекций легких с использованием рентабельной системы, которую можно легко производить в больших масштабах.
COVID-19, от которого на сегодняшний день зарегистрировано более 3.5 миллионов смертей во всем мире вызвали острую потребность в моделях дыхательных путей, которые можно использовать для разработки эффективных методов лечения. В то время как использование моделей in vitro (вне тела), созданных из первичных эпителиальных клеток легких, имитирующих дыхательные пути человека, стало популярным в последние годы, их доступность ограничена первичными образцами, которые могут значительно различаться в зависимости от генетического фона различных доноров.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) предлагают потенциальный способ обойти этот недостаток. Созданные из взрослых стволовых клеток, обнаруженных в жире, коже, крови и других местах, они могут быть перепрограммированы, чтобы стать любым другим типом клеток в организме, включая те, которые составляют дыхательные пути. Кроме того, ИПСК могут размножаться бесконечно и, таким образом, обеспечивать большой запас клеток с генетическим фоном одного донора, а не с различным фоном множества доноров, препятствующим первичным моделям легочных эпителиальных клеток.
В исследовании, опубликованном в STEM CELLS, эпителиальные клетки дыхательных путей были получены из ИПСК (с использованием смешанной популяции предшественников легких) путем их культивирования на полиэфирной мембране, чтобы обеспечить образование сливающегося монослоя, а затем подвергнуть их воздействию поверхности раздела воздух-жидкость для индукции дифференцировки. в псевдостратифицированную эпителиальную модель.
Затем исследователи продемонстрировали, что их модель состоит из типов клеток, обнаруженных в эпителии верхних дыхательных путей человека, включая функциональные реснитчатые клетки, и что эти клетки способны выделять слизь и легко заражаться SARS-CoV-2. вирус, вызывающий COVID-19.
"Инфицированные модельные клетки также секретировали цитокины на уровнях, соответствующих поведению эпителия дыхательных путей в организме после заражения SARS-CoV-2," сказал Лайл Армстронг, доктор философии.D., профессор стволовых клеток в Университете Ньюкасла, Великобритания, и автор-корреспондент исследования. (Цитокины – это белки, которые сигнализируют иммунной системе о необходимости действовать во время инфекции.)
"Наш протокол не только упрощает производство клеточных моделей верхних дыхательных путей человека," добавил он, "но у него есть явное преимущество в том, что мы устранили необходимость в первичных образцах, которые различаются по генетическому фону. Нашим следующим шагом будет расширение этой модели за счет включения компонентов иммунных клеток."
"Разработка этого воспроизводимого и хорошо масштабируемого протокола для производства моделей верхних дыхательных путей очень важна для изучения респираторных вирусных инфекций, таких как SARS-CoV-2 и другие," сказал доктор. Ян Нолта, главный редактор журнала STEM CELLS. "Наличие таких моделей значительно ускорит разработку будущих методов лечения и позволит лучше подготовиться к изучению новых вирусов и вирусных вариантов."