了解新型冠状病毒肺炎进入人体并造成损害，来自大学、医院和加拿大国家研究委员会(NRC)流体技术研究与应用中心(CRAFT，多伦多大学和NRC的合作中心)的顶尖研究人员组成的团队，正在采用由密歇根大学的Milica radiic、Axel Guenther和Edmond Young开发的方法来创造鼻子、嘴巴、眼睛和肺的微型模型。
研究的重点将是了解为什么这种病毒能够如此有效地突破人体抵御病毒和细菌入侵的天然屏障，也就是上皮屏障。这些由上皮细胞紧密结合而成的屏障遍布我们的全身。“正常情况下，这些上皮屏障很好地帮助我们对抗感染，”拉基奇说，他是应用科学与工程学院化学工程和应用化学系的教授。“但这种病毒已经找到了一种侵入屏障的方法。这是我们的重点——为什么会这样?”
近年来，radiic的研究使她在开发计算机芯片上的心脏模型方面取得了重要进展。这种由人类细胞制成的心脏，具有真正心脏的关键功能。反过来，这项研究在再生心脏细胞方面非常有效。radical也使用了这种方法organ-on-a-chip建立模型来研究纳米粒子空气污染会损害我们的器官。
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现在，通过创建其他人体器官的微型模型，研究人员可以详细了解COVID-19是如何工作的。“这种方法可以让我们在研究这个问题的时候，不需要接触一个人，也不需要潜在地伤害别人，”拉基奇说，他也是加拿大心血管组织工程研究主席。“这就是它的美妙之处。我们可以在病毒感染的早期进行研究。你不能在人类身上这样做，因为一旦你知道你感染了COVID-19，你已经被感染了两周。有了芯片上的器官，我们可以研究COVID-19进入人体24小时内发生的情况。”
COVID-19面临的一大挑战是，它是新的，没有人能够免疫。“目前还没有人开发出T细胞和B细胞，它们是我们所说的‘适应性免疫’的一部分，即你暴露在疾病中时产生的细胞。我们都有与生俱来的免疫能力。当我们被病毒入侵时，这种方法很早就起作用了。它会找到不属于你身体的东西，并试图清理它。”
radical说，拥有一个肺芯片将使团队能够研究免疫系统对COVID-19的先天早期反应。
一旦用商业可用的细胞株建立模型，奠定基础，用于芯片上器官的人体细胞将由CRAFT成员Tereza Martinu(呼吸病学)和Ana Konvalinka(肾脏学)提供，他们来自大学健康网络和T大学医学院。活病毒将从麦克马斯特大学(McMaster University)病理学和分子医学研究员卡伦·莫斯曼(Karen Mossman)那里获得。莫斯曼与T大学的科学家萨米拉·穆巴雷卡(Samira Mubareka)和罗伯特·科扎克(Robert Kozak)一起参与了分离病毒的工作，他们在桑尼布鲁克健康科学中心工作。“凯伦身上有活病毒，所以我们会给她芯片，她会在一个特殊的三级设施中感染器官，”拉基奇说。
该小组还将对“动力刀片”(Powerblade)进行实验，蒙特利尔的美国核管理委员会(NRC)正在使用这种技术来测试执行太空任务的宇航员的血液。研究团队将对其进行重新利用，以检查其在人们抵达医院时检测COVID-19的潜力。“一旦我们弄清楚哪些分子是COVID-19重症病例的生物标记，Powerblade将能够在护理点读取它，”拉基奇说。卫生保健提供者将了解你的先天免疫系统是如何反应的，以及病毒是否会严重。COVID-19的问题是它的工作速度很快。你前一分钟看起来还不错，但突然间，你就有大麻烦了。所以获得早期标记很重要。”
来源:多伦多大学
