Цитокиновые штормы возникают у некоторых пациентов с COVID-19, а также с другими заболеваниями. Они происходят, когда организм высвобождает в кровь большое количество сигнальных белков, называемых цитокинами.
Используя свою новую платформу «орган на чипе», исследовательская группа факультета прикладных наук и инженерии Университета Торонто идентифицировала молекулу, способную бороться с одним из самых тяжелых осложнений инфекции COVID-19, пишет medicalxpress.com.
Молекула, новый противовоспалительный пептид под названием QHREDGS, не действует на вирус напрямую. Вместо этого он предотвращает потенциально опасную для жизни иммунную реакцию, известную как цитокиновый шторм.
Известно, что цитокиновые бури возникают у некоторых пациентов с COVID-19, а также с другими заболеваниями. Они происходят, когда организм высвобождает в кровь большое количество сигнальных белков, называемых цитокинами. Слишком большое количество цитокинов заставляет иммунную систему перегружаться и может привести к сосудистым осложнениям, полиорганной недостаточности и даже смерти. Одной из самых больших проблем для клиницистов во время пандемии COVID-19 было понимание того, почему у некоторых людей, инфицированных вирусом SARS-CoV-2, возникают цитокиновые бури, а у других нет.
Исследователи из Центра исследований и применений жидкостных технологий (CRAFT) Университета Ти-Инжиниринг под руководством профессора Милицы Радишич из Института биомедицинской инженерии и отдела химической инженерии и прикладной химии используют свой опыт в области органов-на- технология чипа для изучения проблемы.
«Системы органов-на-чипе на основе клеток человека обладают уникальным преимуществом, позволяющим нам анализировать сложные процессы за счет упрощения системы и стратегического внедрения различных типов иммунных клеток, чтобы лучше понять каскад событий», — говорит Радисич.
Радишич и ее команда являются экспертами в выращивании функциональной сердечной ткани вне человеческого тела. Эти выращенные в лаборатории ткани позволяют исследователям моделировать заболевания и понимать, как генетические мутации в тканях сердца могут вызывать сердечную недостаточность.
«Во время пандемии мы перепрофилировали наши платформы для работы с сердечными тканями, чтобы понять, как вирус SARS-CoV-2 может вызывать сосудистую дисфункцию », — говорит Рик Лу, доктор философии. кандидат.
В недавней статье, опубликованной в журнале Lab on a Chip , Лу и его соавторы продемонстрировали, как они проводили исследование, используя специальную модель тканевой платформы, известную как интегрированная сосудистая сеть для оценки динамических событий (InVADE).
Используя платформу InVADE, они заразили SARS-CoV-2 микросозданный перфузируемый кровеносный сосуд на чипе, чтобы понять, как вирус вызывает воспаление и сосудистую дисфункцию.
Они также проверили пять соединений с противовоспалительными свойствами, которые ранее были протестированы клиницистами, чтобы увидеть, обещает ли какое-либо из них предотвратить цитокиновый шторм.
QHREDGS — это пептид, который, как было обнаружено ранее, улучшает метаболизм кардиомиоцитов и повышает выживаемость эндотелиальных клеток. В ходе исследования Лу обнаружил, что он улучшает функции сосудов и устраняет вредные последствия SARS-CoV-2. Например, функция сосудистой структуры, известной как эндотелиальный барьер, улучшилась на 62 процента по сравнению с эндотелиальными клетками без пептида, а секреция некоторых молекул цитокинового шторма снизилась в 1000–10 000 раз.
«Сосудистая дисфункция может позволить SARS-CoV-2 проникнуть в органы человека, такие как сердце, печень и кишечник», — говорит Лу. «Улучшая функцию сосудов и уменьшая воспаление в организме, мы надеемся предотвратить отказ органов, который наблюдался у пациентов с COVID-19».
Платформа InVADE используется для многих других исследований в лаборатории Radisic, включая исследование, в котором выясняется, почему рак редко обнаруживается в сердце. Лу и его коллеги также используют систему сосудистой системы на чипе, чтобы лучше понять причины миокардита, наблюдаемого у пациентов с COVID-19, а также у некоторых людей, вакцинированных против этой болезни.
В настоящее время команда сотрудничает с клиницистами и исследователями по всему Торонто, чтобы найти уникальные биомолекулярные маркеры, связанные с миокардитом.
«В настоящее время мы используем некоторые элементы врожденной иммунной системы, а именно мононуклеарные клетки периферической крови (PBMC) и нейтрофилы, чтобы увидеть, как эти иммунные клетки могут взаимодействовать с сердечной тканью, чтобы понять, как они влияют на функцию сердечной ткани», — говорит Лу.
«Мы очень рады этому, потому что мы не только сможем идентифицировать некоторые молекулярные пути, связанные с миокардитом, но мы также надеемся найти потенциальные терапевтические средства для устранения этого воспаления в сердце».
Радишик надеется, что этот тип системы «орган-на-чипе» позволит исследователям прогнозировать будущие события в области общественного здравоохранения и лучше реагировать на них.
«Помимо отказа от исследований на животных и обеспечения безопасности участников клинических исследований, небольшой масштаб также позволяет нам эффективно использовать реагенты, а также обеспечивать безопасность за счет сведения к минимуму количества вируса, необходимого для проведения экспериментов». она сказала.
«Эта технология может обеспечить быстрое и эффективное изучение новых патогенов и их способности заражать и нарушать работу различных органов человека».