Voici ce qui se passe lorsque des mini-poumons cultivés en laboratoire sont exposés au SARS-CoV-2

(SANTÉ ANIMALE MOREDUN/Bibliothèque de photos scientifiques/Getty Images)

Les scientifiques travaillant sur un mini-poumon développé en laboratoire utilisent maintenant leur modèle vivant pour mieux comprendre le courant pandémie et de nouveaux traitements potentiels.

La version la plus récente de cet organoïde unique est entièrement basée sur l'humain cellules souches , connu pour réparer les parties les plus profondes de nos poumons. Lorsque les chercheurs l'ont exposé à SRAS-CoV-2 , les résultats ont été éclairants.

Laisser tomber une seule de ces unités auto-renouvelables dans un plat contenant une solution de croissance sur mesure peut produire des millions de cellules dans un amas qui ressemble aux minuscules sacs aériens des poumons humains.



Connus sous le nom d'alvéoles, ces sacs en forme de ballon ont montré dommages diffus dans les cas mortels de COVID-19 [feminine] , et pendant que ce ravage est souvent attribué à une tempête de cellules immunitaires appelées cytokines, nous cherchons toujours à comprendre comment les lésions pulmonaires se produisent réellement.

Le nouveau mini-modèle nous donne un aperçu de la bataille à l'échelle moléculaire, et bien qu'il soit loin d'être aussi complexe qu'un vrai poumon humain, c'est aussi ce qui le rend plus facile à contrôler et à observer.

L'organoïde unique ne comprend qu'un seul type de poumon cellule souche , connue sous le nom de cellule épithéliale alvéolaire de type 2 (AT2), qui a la capacité de s'auto-renouveler, de se différencier en d'autres cellules pulmonaires, de maintenir le sac ouvert avec des surfactants et de se lier directement à virus .

Lorsque le SRAS-CoV-2 virus a été introduit dans le plat de cet organoïde, les chercheurs disent que le virus a rapidement infecté les cellules AT2 et s'est propagé dans toute la structure ressemblant à des alvéoles.

L'infection a également déclenché une réponse inflammatoire dans l'organoïde, réduisant la production et la prolifération de surfactant et induisant la mort cellulaire, parfois dans des zones environnantes qui n'avaient même pas encore été touchées par le virus.

'Il s'agit d'une percée majeure pour le domaine car nous utilisions des cellules qui n'avaient pas de cultures purifiées', explique Ralph Baric, épidémiologiste, microbiologiste et immunologiste à l'Université de Caroline du Nord.

'Il s'agit d'un travail incroyablement élégant pour comprendre comment purifier et développer des cellules AT2 en culture.'

En analysant l'expression génique de ces mini-organes, les chercheurs ont découvert que l'état inflammatoire déclenché par l'infection par le SRAS-CoV-2 entraînait la production d'interférons, de cytokines, de chimiokines et l'activation de gènes liés à la mort cellulaire.

De plus, ces signatures montraient ' similitude frappante ' à ce qui est observé chez les patients atteints de COVID-19 sévère. Les résultats correspondent également preuves croissantes cela suggère que les cas graves de COVID-19 déclenchent une tempête de cytokines qui peut endommager les poumons.

La plupart de ces observations, cependant, proviennent d'autopsies et n'ont pas été observées dans des tissus vivants.

Ce modèle nouvellement développé est une nouvelle façon unique et polyvalente d'étudier les virus respiratoires en action, et il montre comment une cascade de défenses au sein des cellules souches elles-mêmes peut causer plus de dégâts que de bien.

'On pensait que la tempête de cytokines s'était produite en raison de l'afflux important de cellules immunitaires, mais nous pouvons voir que cela se produit également dans les cellules souches pulmonaires elles-mêmes', dit biologiste cellulaire Purushothama Rao Tata de l'Université Duke.

'Nous avons maintenant un moyen de trouver comment dynamiser les cellules pour lutter contre ce virus mortel', ajoute-t-il.

Dans une autre série d'expériences sur le mini-poumon, les chercheurs ont découvert que l'administration de faibles doses d'interférons avant l'infection ralentissait la propagation du virus, tandis que la réduction des interférons avant l'infection aggravait les dégâts.

Cela suggère que les interférons interviennent d'une manière ou d'une autre dans la réponse immunitaire de nos alvéoles, ralentissant la cascade de mort cellulaire alors que le poumon tente de devancer l'infection.

Mais ce n'est peut-être pas tout; c'est juste un petit aperçu de ce qui se passe. Autre des études récentes montrent que si les interférons peuvent être un traitement utile à certains stades de l'infection, à d'autres moments, ils peuvent aggraver les choses.

Bien qu'il reste encore de nombreux défauts et détails à régler dans leur modèle, les chercheurs espèrent qu'ils pourront un jour faire pousser des mini-poumons sur lesquels des centaines d'expériences pourront être menées en même temps, ce qui nous permettra de comprendre comment le poumon réagit. à l'infection et aussi comment nous pouvons le protéger au mieux.

Il n'y a jamais eu de moment plus important pour en savoir plus.

L'étude a été publiée dans Cellule Cellule Souches .

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