شبیه‌سازی ابتلا به کروناویروس با مدل 3 بعدی بینی

پژوهشگران "کالج پزشکی بیلور"، یک مدل سه‌بعدی از بینی انسان ابداع کرده‌اند که ابتلا به کروناویروس را شبیه‌سازی می‌کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس‌دیلی، مدل‌های پیش بالینی که جنبه‌های مربوط به بیماری‌های تنفسی انسان را خلاصه می‌کنند، برای پیشرفت درمان‌ها و واکسن‌های جدید، ضروری هستند.

پژوهشگران "کالج پزشکی بیلور"(Baylor College of Medicine)، توسعه یک مدل از بینی انسان را گزارش کرده‌اند. این یک مدل آزمایشی از سلول‌های داخل بینی است که نخستین رویدادهای مربوط به یک عفونت ویروسی طبیعی در آنها رخ می‌دهند.

این گروه پژوهشی با استفاده از اندام‌واره‌های بینی که تعاملات پیچیده بین سلول‌های انسانی و ویروس را مدل‌سازی می کنند، تفاوت‌های کلیدی میان "کروناویروس سندروم حاد تنفسی 2" (SARS-CoV-2) و "ویروس سین‌سیشیال تنفسی"(RSV) را نشان دادند. این پژوهش، درک بهتری را در مورد بیماری ارائه می‌دهد و به ارائه درمان‌های جدید کمک می‌کند.

همچنین این مدل، روش سودمندی برای آزمایش اثربخشی داروهایی مانند "پالیویزوماب"(palivizumab) به شمار می‌رود که برای جلوگیری از ویروس سین‌سیشیال تنفسی در نوزادان مورد تایید "سازمان غذا و داروی آمریکا"(FDA) قرار گرفته است.

اندام‌واره بینی انسان، بخشی از ارزیابی پیش‌بالینی درمان‌ها به شمار می‌رود و انتقال درمان‌های توسعه‌یافته در آزمایشگاه به مرحله بالینی را سرعت می‌بخشد.

دکتر "پدرو پیدرا"(Pedro Piedra)، از پژوهشگران این پروژه گفت: در مورد ویروس‌های تنفسی مانند کروناویروس سندروم حاد تنفسی 2 و ویروس سین‌سیشیال تنفسی، زمانی که فرد ویروس را تنفس می‌کند، عفونت از بینی آغاز می‌شود.

اندام‌واره‌های بینی انسانی که ما توسعه داده‌ایم، دسترسی به داخل بینی انسان را فراهم می‌کنند و ما را قادر می‌سازند تا رویدادهای ابتدایی عفونت را در آزمایشگاه مورد بررسی قرار دهیم. این امکانی است که ما پیشتر نداشتیم. ما با موفقیت توانسته‌ایم اندام‌واره‌های بینی بزرگسالان و نوزادان را تولید کنیم.

سلول‌های اپیتلیوم داخل بینی، از یک سو در معرض هوا و از سوی دیگر در معرض سیستم گردش خون قرار دارند.

دکتر "آنوباما راجان"(Anubama Rajan)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: سیستم اندام‌واره سه‌بعدی ما، این وضعیت طبیعی را در آزمایشگاه و با استفاده از اپیتلیوم بینی برداشت‌شده با سواب بینی تکرار می‌کند.

قسمت بالایی اپیتلیوم در معرض هوا قرار می‌گیرد و قسمت پایینی در مایع حاوی مواد مغذی و عوامل دیگر غوطه‌ور می‌شود.

پژوهشگران برای بررسی تعامل بین کروناویروس حاد تنفسی 2 یا ویروس سین‌سیشیال تنفسی با اپیتلیوم بینی، یک عفونت طبیعی را با قرار دادن هر ویروس به طور جداگانه و بررسی تغییرات ایجاد شده در ارگانوئید بینی شبیه‌سازی کردند.

"واسانثی آوادانولا"(Vasanthi Avadhanula)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ما واکنش‌های متفاوتی را نسبت به عفونت ناشی از کروناویروس حاد تنفسی 2 و ویروس سین‌سیشیال تنفسی مشاهده کردیم.

کروناویروس حاد تنفسی 2 باعث آسیب شدید به اپیتلیوم، عدم پاسخ اینترفرون و حداقل ترشح مخاطی منجر می‌شود. در مقابل، ویروس سین‌سیشیال تنفسی می‌تواند ترشح مخاطی فراوان و پاسخ عمیق اینترفرون را القا کند.

همچنین این گروه پژوهشی، از مدل بینی انسانی مبتلا به ویروس سین‌سیشیال تنفسی برای آزمایش اثربخشی پالیویزوماب استفاده کردند. آنها برای این کار، پادتن مونوکلونال درمانی را در محفظه پر از مایع قرار دادند تا شباهت بیشتری به تجربه انسانی داشته باشد که طی آن، پادتن‌های درمانی وارد گردش خون می‌شوند و از راه‌های هوایی در برابر ابتلا به ویروس سین‌سیشیال تنفسی محافظت می‌کنند.

آوادانولا گفت: در مدل ما، پالیویزوماب به طور موثر توانست از ابتلا به ویروس سین‌سیشیال تنفسی جلوگیری کند.

پیدرا گفت: ما در این پژوهش برای نخستین بار، یک رویکرد غیرتهاجمی، قابل تکرار و قابل اعتماد را برای ایجاد اندام‌واره بینی انسان به کار گرفتیم که امکان بررسی بلندمدت را فراهم می‌کند. مدل‌های پیشین، با استفاده از بافت‌برداری تهاجمی ریه یا بینی تولید می‌شدند. سهولت در به دست آوردن نمونه سواب بینی، به کار گرفتن روش غیرتهاجمی ما را در بزرگسالان و کودکان آسیب‌پذیر تسهیل می‌کند.

یکی دیگر از مزایای استفاده از این اندام‌واره جدید بینی انسان این است که می‌تواند نحوه کنترل ابتدایی عفونت را نشان دهد و بینش‌هایی را در مورد آنچه که شخص را نسبت به سایر ویروس‌ها مستعدتر می‌کند، ارائه دهد. همچنین، این سیستم می‌تواند برای بررسی سایر ویروس‌های تنفسی و میکروب‌های بیماری‌زا مورد استفاده قرار بگیرد.

این پژوهش، در مجله "mBio" به چاپ رسید.