密西根大學的研究人員創建了一個3D生物工程肺組織模型，通過數十年的平板培養皿觀察，探索致命疾病肺纖維化的進展。
肺纖維化的原因尚不完全清楚，但這種情況的特徵是在肺內形成疤痕組織。這種疤痕組織會使肺泡壁變硬，在晚期，疤痕組織會完全填滿肺泡腔。兩種情況下都使呼吸困難，並減少進入血流的氧氣量。通常這種情況是不可逆轉的，最終導致肺衰竭和死亡。
一些臨床醫生擔心，危重的COVID-19患者在重症監護室長期居住後可能發展為肺纖維化。
研究人員正在尋找更好的治療方法。雖然他們已經在實踐中設法找到了一些緩解症狀或減緩進展的藥物，但他們不能總是在今天的2D實驗室模型中複製這些結果。所以他們不知道這些藥物是如何或為什麼起作用的，也不能預測哪些化合物會起作用。現在，來自密西根大學的新研究在這個方向上邁出了一步，它赤裸裸地證明了以前的方法是如何無效的。
該團隊表明，在一些2D模型中，已知的治療有效的藥物並不能產生顯示有效性的測試結果。但是，他們的纖維化肺組織的3D組織工程模型顯示這些藥物是有效的。
在進行藥物測試之前，他們首先進行了研究，以了解組織僵硬如何驅動肌成纖維細胞的外觀，而肌成纖維細胞與瘢痕形成的進程有關。
研究小組成員、博士候選人丹尼爾·馬泰拉(Daniel Matera)說：「即使是在同一個病人的細胞中，我們也看到了不同的結果。」「當我們在2D測試環境中引入硬度時，它激活了肌成纖維細胞，基本上產生了疤痕組織。當我們在3D測試環境中引入這種硬度時，它阻止或減緩了肌成纖維細胞的激活，阻止或減緩了疤痕組織的生成。」
他補充說，由於大多數肺纖維化研究使用2D測試，許多人認為患者的高肺硬度應該是治療的目標。密西根大學的研究表明，即使在皮氏培養皿中，單是靶向硬度可能不會阻礙病人疾病的進展。
研究小組的發現發表在《科學進展》雜誌上。
為了找到有效的治療方法，研究人員首先篩選藥物化合物的文庫。如今，他們通常是在平坦的塑料或水凝膠表面培養細胞，但這些設置在重現人體中所發生的情況方面效果很差。
布蘭登·貝克是密西根大學生物醫學工程系的助理教授，他和團隊採用了組織工程的方法。他們重建了三維肺間質或結締組織，這是成纖維細胞的家園和纖維化開始的地方。他們的目標是了解來自肺組織的機械信號如何影響成纖維細胞的行為和疾病進展。
「重建肺間質的三維纖維結構使我們能夠確認在傳統篩查中不能被認定為命中的有效藥物，」貝克說。
肺纖維化之謎的中心是成纖維細胞，一種在肺間質中發現的細胞，它對癒合至關重要，但矛盾的是，它也可以驅動疾病進展。當它們被激活，在受傷或疾病發生後，它們變成肌成纖維細胞。如果調控得當，它們在傷口癒合中發揮重要作用，但如果調控不當，它們可能導致慢性疾病。在肺纖維化的情況下，它們會導致肺組織硬化，阻礙呼吸。
「我們的肺組織模型的外觀和行為與我們觀察到的真實肺組織成像相似。」貝克說，「在我們的模型中，患者細胞可以主動硬化、降解或重塑自身環境，就像它們在疾病中所做的那樣。」
這篇論文題目為「微工程3D肺間質模擬突出了基質降解在肌成纖維細胞分化中的關鍵作用」。
（文章來源：前瞻網）