在芯片上的器官中免疫细胞扩散以模拟肺炎
Lisette van Os1, Jeremy Yeoh2, Guillaume Witz3
1Organs-on-Chip Technologies, ARTORG Center for Biomedical Engineering Research, University of Bern, Bern, Switzerland; Graduate School for Cellular and Biomedical Sciences, University of Bern, Bern, Switzerland.
概括
一种新的肺芯片模型使得在炎症期间免疫细胞迁移的实时成像成为可能. 这种先进的系统揭示了内皮壁垒,细胞外矩阵特性和流动动力学如何影响急性呼吸困扰综合征 (ARDS) 中的免疫细胞外流.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 呼吸系统医学 呼吸系统医学
- 免疫学 免疫学 免疫学
背景情况:
- 急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 是一种严重的肺部疾病,死亡率高,治疗选择有限.
- 由于结构上的局限,现有的肺芯片模型难以准确地复制免疫细胞迁移动态.
- 需要先进的模型来研究ARDS的病理生理学,特别是肺部细胞外基质内的免疫细胞行为.
研究的目的:
- 开发和验证一种新的芯片上的炎症模型,用于对免疫细胞扩散和迁移的活细胞成像.
- 为了研究内皮壁垒的影响,细胞外矩阵 (ECM) 属性,以及在肺炎背景下对免疫细胞迁移的流动条件.
- 为研究肺中的炎症和感染诱导的免疫细胞迁移提供一个多功能平台.
主要方法:
- 一个三通道的,可输注的芯片上的炎症系统被设计成模仿肺内皮屏障,ECM和上皮屏障.
- 通过使用活细胞成像在ECM水凝中通过已建立的化疗梯度来可视化免疫细胞迁移.
- 分析了内皮屏障存在,ECM密度和刚度以及不同流量配置 (单向与双向) 对免疫细胞扩散的影响.
主要成果:
- 免疫细胞扩散被证实取决于内皮屏障的存在,ECM特征 (密度和刚度) 和流量形状.
- 与单向流动相比,双向流动显著延迟了免疫细胞的扩散.
- 肺上皮组织的存在增强了免疫细胞的扩散.
结论:
- 开发的芯片上的炎症模型为研究肺炎中免疫细胞迁移提供了前所未有的实时成像能力.
- 这种模型为控制免疫细胞扩散的因素提供了关键的见解,与ARDS病理生理学相关.
- 该平台的适应性允许未来对感染引起的炎症和各种生物和物理参数的影响进行调查.
