Учени, работещи по отгледани в лабораторни условия мини бели дробове, използват своя модел, за да разберат повече за начина, по който SARS-CoV-2 атакува този човешки орган, и да открият нови потенциални лечения.

Последната версия на този уникален органоид е базирана изцяло на човешки стволови клетки, известни със способността си да поправят най-дълбоките части на нашите бели дробове. Когато изследователите го излагат на SARS-CoV-2, резултатите са наистина любопитни.

Ако поставим дори само един от тези органоиди в специален разтвор за растеж, ще се образуват милиони клетки. Те се скупчват на малки купчинки, наподобяващи алвеолите - миниатюрните въздушни торбички в човешките бели дробове. При фаталните случаи с COVID-19 се забелязват множество дифузни щети именно върху алвеолите. Въпреки че учените често ги приписват на имунните клетки, наречени цитокини, ние все още не знаем какво точно довежда до тази тяхна буреносна реакция.

Новият мини модел ни позволява да надзърнем в тази битка на молекулярно ниво и макар и той да не може да се сравнява по комплексност с истински човешки бял дроб, наблюдението върху процесите е значително по-лесно.

Уникалният органоид включва само един тип белодробна стволова клетка, наречена AT2 (алвеоларни епителни тип II). Тя притежава способността да се възобновява, да се развива в други белодробни клетки, да поддържа алвеолите отворени посредством повърхностно активните вещества (ПАВ) и да се обвързва с вирусите.

Когато учените вкарват вируса SARS-CoV-2 в изкуствените бели дробове, той заразява светкавично AT2 клетките и се разпространява през наподобяващите алвеоли структури.

Инфекцията също така предизвиква възпалителна реакция в органоида, като намалява производството и разпространението на ПАВ и предизвиква клетъчна смърт – понякога дори на места, които не са били докоснати от вируса.

„Това е голям пробив в тази сфера, тъй като ние използвахме клетки, които не са имали пречистени култури – обяснява Ралф Барик, епидемиолог, микробиолог и имунолог от Университета на Северна Каролина – Това е изключително елегантен начин, посредством който можем да научим как да пречистваме и създаваме AT2 клетки в една култура.“

След като анализират генната експресия на тези мини органи, изследователите откриват, че възпалението, предизвикано от инфекцията със SARS-CoV-2, е довело до производството на интерферони, цитокини, хемокини и активирането на гени, свързани с клетъчната смърт.

Нещо повече – тези последствия се наблюдават почти 1:1 при фаталните случаи с COVID-19. Откритията на учените са поредното доказателство, че новият коронавирус предизвиква буреносна реакция от страна на цитокините, което пък прави белите дробове много по-уязвими.

По-голямата част от тези наблюдения обаче са направени по време на аутопсии и не са били наблюдавани в жива тъкан.

Недоразработеният модел е уникален и гъвкав нов начин, който ни позволява да изучаваме респираторните вируси в действие. Той ни показва как поредицата от защитни реакции в стволовите клетки по-скоро вредят, отколкото помагат.

„Първоначално се смяташе, че бурята от цитокини е вследствие от огромен наплив от имунни клетки. В момента обаче виждаме, че може да настъпи и в самите белодробни стволови клетки“, казва клетъчният биолог Пурушотама Рао Тата от университета „Дюк“. – Сега трябва да открием как да стъпка е да стимулираме клетките да се борят със смъртоносния вирус.“

По време на друг експеримент с мини белите дробове учените установяват, че инжектирането на малки дози интерферони преди самата инфекция забавя разпространението на вируса. Същевременно – намаляването на интерфероните преди инфекцията влошава щетите, които коронавирусът нанася. Това показва, че интерфероните регулират по един или друг начин реакцията на имунната система в нашите алвеоли и забавят клетъчната смърт.

Изследването е публикувано в Cell Stem Cell.