Lung-On-A-Chip模拟肺纤维化

开发治疗肺纤维化的新药并不容易。肺纤维化是最常见和最严重的肺部疾病之一。其中一个原因是，随着时间的推移，科学家们很难模仿这种疾病如何损害和疤痕肺组织，通常需要采用大量耗时且昂贵的技术来评估潜在治疗的有效性。然而，据《自然通讯》杂志报道，一种新的生物技术可以简化药物测试过程。
       

        这项创新依赖于光刻技术，该技术常用于打印电子芯片。研究人员将此技术应用于肺纤维化研究，将其放置在薄而柔韧的实验室生长的肺组织的芯片阵列上，称之为片上肺技术。“显然它不是整个肺，但该技术可以模仿肺纤维化的破坏性影响。最终，它可能会改变我们测试新药的方式，使过程更快更便宜。” 布法罗大学生物医学工程系助理教授赵若刚博士表示。
       
        目前，由于纤维化研究工具有限，科学家们一直在努力开发治疗肺纤维化的药物。迄今为止，美国政府只批准了两种药物——吡非尼酮和尼达尼布，用于减缓特发性肺纤维化的进展。然而，到目前为止，尚未有针对其他200多种肺纤维化以及纤维化对其他重要器官如心脏、肝脏和肾脏的影响而设计的治疗药物。现有工具也不能模拟肺纤维化随时间的进展，这使得医学研究具有挑战性且相对昂贵。为了解决这些问题，赵博士的研究团队与多伦多大学的合作者一起创建了肺芯片技术。
       
        研究人员使用微光刻技术打印了微小柔性支柱，这些支柱由硅基有机聚合物制成。然后，他们将肺组织放置在这些支柱的顶部，类似于肺泡。研究人员通过引入一种导致健康肺细胞患病的蛋白质来诱导纤维化，从而使工程化肺组织发生收缩和硬化，模仿患有这种疾病的人的肺泡组织形成疤痕的情况。组织收缩导致柔性支柱弯曲，使研究人员能够根据简单的机械原理计算组织收缩力。
       
        研究人员利用吡非尼酮和尼达尼布测试了该系统的有效性。尽管两种药物的作用方式不同，但该系统显示出了两种药物的阳性结果，说明片上肺技术可以用于测试各种潜在的肺纤维化治疗方法。这项研究成果发表在《自然通讯》杂志上，题为《纤维化微组织阵列预测抗纤维化药物疗效》（mohammadnabi asmani et al., 2018）。