COVID-19 pandemija smarkiai paveikė mūsų gyvenimus ir visame pasaulyje nusinešė beveik 7,1 mln. Mokslininkai ir medicinos specialistai nenuilstamai stengėsi suprasti virusą, jo perdavimo būdus ir veiksmingus gydymo būdus.
Vakcinų ir gydymo būdų kūrimo skuba niekada nebuvo tokia didelė, todėl Korėja raginama paspartinti vaistų kūrimo pastangas, kad jos atitiktų išsivysčiusių šalių pastangas. Neseniai Korėjos mokslininkų komanda padarė proveržį, kuris labai padidins kvėpavimo takų ligų tyrimų efektyvumą, sulaukdamas dėmesio.
Mokslininkų komanda, kurią sudaro profesorius Sungjune Jung ir Ph.D. studentas Yunji Lee iš POSTECH Medžiagų mokslo ir inžinerijos katedros, bendradarbiaudamas su dr. Meehyein Kim ir dr. Myoung Kyu Lee iš Korėjos Cheminės technologijos tyrimų instituto (KRICT) Infekcinių ligų terapinių tyrimų centro, sėkmingai sukūrė dirbtinį darbą. plaučiai.
Šie dirbtiniai plaučiai skirti tirti infekcijas ir išbandyti vaistus nuo kvėpavimo takų ligų, įskaitant COVID-19. Jų tyrimai buvo paskelbti m Biomedžiagos.
Vidutiniškai naujo vaisto sukūrimas trunka 10–15 metų ir kainuoja daugiau nei 1 trilijoną vonų. Šis ilgas ir brangus procesas daugiausia susijęs su esamomis tyrimų platformomis, tokiomis kaip 2D ląstelių kultūros ir eksperimentai su gyvūnais, kurios nesugeba tiksliai atkartoti in vivo aplinkos. Norint sutrumpinti kūrimo laiką ir išlaidas bei padidinti sėkmės rodiklį, labai svarbūs modeliai, kurie labai imituoja žmogaus kūną.
Šiame tyrime POSTECH ir KRICT mokslininkai sukūrė „3D dirbtinius plaučius”, naudodami trimatį (3D) biospausdinimo technologiją. Ši pažangi technologija naudoja ląsteles ir biomedžiagas gyviems audiniams ir organams gaminti, todėl sumažėja poreikis atlikti bandymus su gyvūnais tokiose srityse kaip regeneracinė medicina ir vaistų atradimas.
Mokslininkų sukurti „3D dirbtiniai plaučiai“ susideda iš trijų sluoksnių – kraujagyslių endotelio, ekstraląstelinės matricos ir epitelio – kaip ir žmogaus kvėpavimo takai. Šis modelis labai panašus į žmogaus plaučių struktūrą ir funkciją, įskaitant ląstelių ir ląstelių jungtis bei gleivių sekreciją. Jame taip pat yra daug baltymų (ACE2, TMPRSS2), kurie tarnauja kaip COVID-19 viruso patekimo taškai epitelio sluoksnyje, todėl jis yra jautrus infekcijai net vartojant labai mažas dozes.
Skirtingai nuo įprastų 2D ląstelių kultūros modelių, kurie sunaikina ląsteles per penkias dienas nuo užsikrėtimo, mokslininkų modelis truko 21 dieną. Šios trukmės pakanka stebėti infekcijos sukeltus ląstelių pažeidimus ir barjero degradaciją, todėl komanda gali nustatyti genų ekspresijos pokyčius, turinčius įtakos infekcijos keliui, viruso proliferacijai ir šeimininko imuniniam atsakui, atitinkančius realius COVID-19 pacientų duomenis.
Be to, komanda puikiai atkūrė būdus, kuriais COVID-19 vaistai (Remdesivir ir Molnupiraviras) pasiekia užkrėstą epitelio sluoksnį ir slopina viruso replikaciją. Skirtingai nuo įprastų 2D ląstelių kultūros metodų, kai vaistai yra tiesiogiai įvedami į epitelio ląsteles, šiame tyrime buvo įvertintas vaisto veiksmingumas po to, kai jie perėjo audinių barjerą per dirbtinį plaučių audinį. Šis metodas leido tyrėjams tiksliai patikrinti gydymo veiksmingumą, nustatyti tinkamas dozes ir nustatyti galimą šalutinį poveikį.
Profesorius Jungas pažymėjo: „Akademikai įspėja, kad per ateinantį dešimtmetį gali atsirasti kvėpavimo takų virusų, panašių į COVID-19“. Jis pridūrė: „Šis tyrimas ne tik labai sutrumpins vaistų kūrimo procesą, bet ir padės kurti terapinius vaistus nuo COVID-19 ir kitų kvėpavimo takų ligų“.
Dr. Kim iš KRICT pareiškė: „Norėdami pasiruošti tokiai pandemijai kaip COVID-19, turime patobulinti ankstyvo veiksmingumo vertinimo sistemas, naudodami 3D ląstelių ir audinių kultūros technologiją, kuri atsižvelgia į klinikinę svarbą. Be to, labai svarbu skatinti terapinius tyrimus. žmonių užkrečiamų virusų kūrimas naudojant šią technologiją.