該團(tuán)隊(duì)利用模擬人體細(xì)胞和病毒之間復(fù)雜相互作用的鼻器官，顯示了SARS-CoV-2（導(dǎo)致COVID-19的病毒）和呼吸道合胞病毒（RSV）（一種主要的兒科呼吸道病毒）感染之間的關(guān)鍵差異，使人們更好地了解疾病的最初步驟，并導(dǎo)致潛在的新療法。
該模型也被證明是一個(gè)有用的工具，可以測(cè)試治療藥物的療效，如主要用于預(yù)防高危嬰兒的嚴(yán)重RSV疾病的一種FDA批準(zhǔn)的單克隆抗體Palivizumab。人鼻器官系統(tǒng)是治療方法臨床前評(píng)估的一部分，將有助于加速實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的治療方法向臨床轉(zhuǎn)移。
貝勒大學(xué)分子病毒學(xué)和微生物學(xué)、兒科、藥理學(xué)和化學(xué)生物學(xué)教授Pedro Piedra博士說："在呼吸道遭遇病毒的情況下，如SARS-CoV-2和RSV，當(dāng)人們吸入病毒時(shí)，感染從鼻腔開始，我們開發(fā)的類人鼻器官提供了讓病毒進(jìn)入內(nèi)部的途徑，使我們能夠在實(shí)驗(yàn)室中研究感染的早期事件，這是我們以前所沒有的，截至目前已經(jīng)成功地開發(fā)了成人和嬰兒的人鼻器官。"
襯墊在鼻子內(nèi)部的細(xì)胞，即上皮細(xì)胞，一邊暴露在空氣中，另一邊暴露在血液循環(huán)系統(tǒng)中。研究人員研發(fā)的三維類器官系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中使用用鼻拭子采集的鼻子上皮細(xì)胞復(fù)制了這種自然情況，隨后在組織培養(yǎng)板中培養(yǎng)收獲的上皮細(xì)胞，該培養(yǎng)板提供了一個(gè)空氣-液體間相，上皮細(xì)胞的上側(cè)暴露在空氣中，下側(cè)浸泡在含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其他因素的液體中。"
為了研究SARS-CoV-2或RSV與鼻子上皮細(xì)胞之間的相互作用，研究人員通過將每種病毒分別放在培養(yǎng)板的空氣側(cè)來模擬自然感染，并研究鼻子器官上發(fā)生的變化。
"我們觀察到對(duì)SARS-CoV-2和RSV感染的不同反應(yīng)，"共同作者、貝勒大學(xué)分子病毒學(xué)和微生物學(xué)助理教授Vasanthi Avadhanula博士說。"SARS-CoV-2對(duì)上皮細(xì)胞造成嚴(yán)重?fù)p害，沒有干擾素反應(yīng)（一種抗病毒的第一防御反應(yīng)），而且粘液分泌量極少。與此形成鮮明對(duì)比的是，RSV會(huì)誘發(fā)大量的粘液分泌和深刻的干擾素反應(yīng)。"
該團(tuán)隊(duì)還使用他們的人鼻器官模型RSV感染來測(cè)試Palivizumab的療效。在這種情況下，他們將治療性單克隆抗體置于充滿液體的腔室中，以更接近人類給藥的經(jīng)歷，在這種情況下，治療性抗體進(jìn)入血液循環(huán)，為呼吸道提供保護(hù)，從而防止RSV感染。
(CLIA)認(rèn)證的呼吸道病毒診斷實(shí)驗(yàn)室和該實(shí)驗(yàn)室研究項(xiàng)目的共同主任Avadhanula說："在我們的模型中，Palivizumab以濃度依賴的方式有效預(yù)防了RSV感染。"
在這項(xiàng)研究中，研究小組首次描述了一種非侵入性的、可重復(fù)的和可靠的方法來建立人類鼻子器官，以便進(jìn)行長(zhǎng)期研究。以前的模型是使用有創(chuàng)的肺或鼻子活檢或支氣管肺泡灌洗法制作的。"Piedra說："獲取鼻拭子樣本的便利性促進(jìn)了我們?cè)谄胀ǔ赡耆巳汉痛嗳醯膬嚎迫巳褐械姆乔秩胄苑椒ā?/p>
使用這種新型人鼻器官系統(tǒng)的另一個(gè)好處是，它可以揭示一個(gè)人對(duì)感染的最初控制是如何發(fā)生的，并可以幫助了解關(guān)于什么會(huì)使一個(gè)人比另一個(gè)人更容易感染病毒。這個(gè)系統(tǒng)還可以用來研究其他呼吸道病毒和潛在的其他致病微生物。
