添加到血液通道中的中性粒细胞(绿色荧光)如何附着在内皮上(用洋红色标记勾勒出细胞轮廓)并在平行通道中迁移到上皮上
学分:哈佛大学威斯学院 遗传性进行性疾病囊性纤维化通过影响产生粘液、汗液和消化液的细胞，对肺部和身体其他组织造成严重损害
在携带囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)基因突变的个体中，气道和其他通道中的粘液变得又薄又滑，变得又粘又厚——因此，它不再起到润滑剂的作用，而是变成了凝结剂。CFTR基因编码一种控制离子和水进出细胞的离子通道
患者筛查和突破性疗法的进步使CF患者现在可以活到30多岁或40多岁，有时甚至更长
然而，即使是大约90%的患有最常见的CFTR突变(称为F508)的患者(依赖于大陆),他们可以用可用的药物进行治疗，仍然受到粘液中细菌沉积的困扰，这导致了他们肺部的炎症
反复发作的感染和炎症，以及感染之间的慢性低级炎症，会逐渐削弱和损伤患者的气道，最终导致他们的呼吸系统衰竭
对于其余约10%的患有各种其他CFTR突变的患者，甚至还没有靶向治疗存在
开发新的迫切需要的治疗方法的一个主要障碍是缺乏重现CF疾病病理的人体体外模型
现在，哈佛大学怀斯生物启发工程研究所的一个多学科研究小组由怀斯创始主任唐纳德·因格博领导
D
博士
D
并且在囊性纤维化基金会的资助下，开发了一种USB记忆棒大小的微流体器官芯片设备，它比其他体外系统更准确地重现了CF患者的关键病理特征
该模型在疾病的多个特征中复制了CF特异性变化，包括气道粘液层、粘液运输纤毛的跳动、病原体生长、炎症分子和白细胞的募集，提供了一个全面的临床前人类模型，用于研究新的CF疗法
该发现发表在《囊性纤维化杂志》上
Ingber说:“现在我们能够在人类气道芯片中精确地模拟CF病理，包括微生物组和炎症反应，我们有了一种方法来应对对CF患者非常重要的挑战。”
“这种先进的体外模型的捆绑能力有助于加速寻找可能抑制患者过度免疫反应的药物，用更个性化的疗法治疗他们，并帮助解决CF患者每天面临的现有疗法无法解决的问题
“Ingber还是Wyss‘Bioinspired Therapeutics & Diagnostics平台的教员主管，也是哈佛医学院和波士顿儿童医院的Judah Folkman血管生物学教授和哈佛大学John A的生物工程教授
保尔森工程和应用科学学院
为了模拟和比较血管化CF气道的微观结构和功能，作者在空气下的微流装置的两个平行运行的中空通道中的一个中培养从人类CF患者或健康个体获得的肺气道细胞，重现肺的空气传输环境
在通过多孔膜与第一个通道分开的第二个通道中，他们用灌注了血液替代介质的人肺微血管细胞重建了人血管
“这是CF气道的第一个显微物理学模型，它与我们从CF患者气道中了解到的情况非常相似
它保持了所有相关细胞类型的典型组成，形成了更厚的粘液层，与用健康个体的气道细胞制成的气道芯片相比，它的纤毛细胞显示出更高的纤毛密度，并以更高的频率跳动
B
B
S
博士
D
“重要的是，这些病理变化伴随着在模拟的CF支气管上皮中增强的炎症反应，这与在CF患者中观察到的非常相似
“波特拉现在是基因泰克-罗氏公司玻璃体系统复合体的高级科学家
在培养气道芯片两周之后，研究人员测量了从气道芯片血管通道流出的促炎和抗炎因子的水平，已知这些因子与CF患者肺部的炎症反应有关
在其他变化中，与对照气道芯片相比，CF芯片中促炎细胞因子IL-8的水平增加
有趣的是，白细胞介素-8以其吸引白细胞的能力而闻名，白细胞被称为中性粒细胞，也驱动CF患者肺部的炎症
当研究人员随后真的让人类中性粒细胞流过CF Airway Chips的血管通道时，他们观察到更多的免疫细胞自发地粘附在血管细胞表面，挤过血管细胞层和多孔膜，并在空气通道的气道上皮细胞层中积累——重现了一个被称为“轮回”的过程
" 但是模拟CF的气道组织不仅刺激了免疫细胞的募集，还支持了细菌铜绿假单胞菌的生长，该细菌存在于正常肺的微生物组中，但会失控生长并导致人类CF患者的肺部感染
在他们引入荧光标记的磷24小时后
铜绿假单胞菌进入由CF患者支气管上皮细胞制成的芯片的气道通道，研究小组在CF特异性粘液中检测到的病原体数量高于健康气道芯片中的粘液
因此，促炎细胞因子的水平进一步升高，从而复制了CF患者的感染-炎症周期
作为下一步，该团队将进一步个性化他们的CF肺气道芯片，通过生成版本，其中支气管上皮、血管内皮和免疫细胞都是从同一名患者获得的
“在这项概念验证研究中，我们只使用了携带频繁F508 CFTR突变患者的CF特异性支气管气道细胞
但是不同的CFTR突变也可能影响内皮细胞和免疫细胞的功能，并且它们的影响不同，”第一作者罗伯托·普莱巴尼博士说
D
“通过使用来自不同突变患者的细胞开发一组患者特异性气道芯片，并通过直接测量芯片上不同受损的CFTR离子通道的活性，可以以高度个性化的方式研究药物反应和疗效
普莱巴尼在英格伯的实验室里工作，是“G
意大利切蒂-佩斯卡拉大学，并与波特拉一起在因格贝尔小组中领导该项目
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
