نقطة ملفات نقطة فيروس كورونا في اختراق علمي جديد..رئات اصطناعية تكشف كيفية تسلل فيروس كورونا إلى الرئتين

في اختراق علمي جديد..رئات اصطناعية تكشف كيفية تسلل فيروس كورونا إلى الرئتين

في اختراق علمي جديد تمكن العلماء من تحديد الكربوهيدرات التي يستخدمها فيروس كورونا لإصابة الخلايا، ما قد يساعد على الوقاية من “كوفيد -19”.

سمحت رئات اصطناعية صغيرة نمت في المختبر من خلايا جذعية بالغة للعلماء باكتشاف كيف تسلل فيروس كورونا إلى الرئتين.

أنتج باحثون من جامعة ديوك وجامعة كامبريدج رئة اصطناعية في دراستين مستقلتين ومنفصلتين لفحص انتشار Covid-19.

تقلل نماذج “الرئة الحية” من الأكياس الهوائية الصغيرة التي تمتص الأكسجين الذي نتنفسه، والمعروف أنه المكان الذي يحدث فيه أخطر تلف للرئة من الفيروس القاتل.

سيسمح الوصول إلى النماذج لاختبار انتشار SAS-CoV-2، الفيروس المسؤول عن Covid-19، للباحثين باختبار الأدوية المحتملة واكتساب فهم أفضل لأسباب معاناة بعض الأشخاص من المرض بشكل أسوأ من غيرهم.

في كلتا الدراستين، تم تطوير نماذج الرئة الصغيرة ثلاثية الأبعاد من الخلايا الجذعية التي تعمل على إصلاح الأجزاء العميقة من الرئتين عندما يهاجم السارس- CoV-2 – المعروفة باسم الخلايا السنخية.

حتى الآن، كان هناك أكثر من 40 مليون حالة إصابة بـ COVID-19 وحوالي 1.13 مليون حالة وفاة في جميع أنحاء العالم.

يبدو أن الأنسجة المستهدفة الرئيسية لـ SARS-CoV-2، خاصة في المرضى الذين يصابون بالتهاب رئوي، هي الحويصلات الهوائية، وفقًا لفريق كامبريدج.

استخرج الباحثون خلايا الحويصلات الهوائية من الأنسجة المتبرع بها وأعادوا برمجتها إلى مرحلة “الخلايا الجذعية” السابقة وأجبروها على النمو في هياكل ثلاثية الأبعاد ذاتية التنظيم تشبه السنخية تحاكي سلوك أنسجة الرئة الرئيسية.

قال الدكتور جو هيون لي، مؤلف مشارك كبير في ورقة كامبريدج: “إننا ما زلنا نعرف القليل بشكل مدهش عن كيفية إصابة السارس- CoV-2 بالرئتين وتسبب المرض.

“لقد سمح لنا نهجنا بتنمية نماذج ثلاثية الأبعاد لأنسجة الرئة الرئيسية -” الرئتين الصغيرتين “- في المختبر ودراسة ما يحدث عندما تصاب بالعدوى.

اتخذ باحثو ديوك نهجًا مشابهًا، ويقول الفريق، بقيادة عالم البيولوجيا Purushothama Rao Tata ، إن نموذجهم سيسمح بإجراء مئات التجارب في وقت واحد لفحص الأدوية المرشحة الجديدة.

قال تاتا: “هذا نظام نموذجي متعدد الاستخدامات يسمح لنا بدراسة ليس فقط SARS-CoV-2، ولكن أي فيروس تنفسي يستهدف هذه الخلايا، بما في ذلك الإنفلونزا”.

قام كلا الفريقين بإصابة النماذج بسلالة من SARS-CoV-2 لفهم أفضل لانتشار الفيروس وما يحدث في خلايا الرئة استجابة للمرض.

عمل فريق كامبريدج مع باحثين من كوريا الجنوبية لأخذ عينة من الفيروس من مريض أصيب في يناير بعد سفره إلى ووهان.

باستخدام مزيج من التصوير الفلوري والتحليل الجيني للخلية الواحدة، تمكنوا من دراسة كيفية استجابة الخلايا للفيروس.

عندما تعرضت النماذج ثلاثية الأبعاد لـ SARS-CoV-2، بدأ الفيروس في التكاثر بسرعة، ووصل إلى عدوى خلوية كاملة بعد ست ساعات فقط من الإصابة.

أوضح فريق كامبريدج البحثي أن التكاثر يمكّن الفيروس من الانتشار في جميع أنحاء الجسم وإصابة الخلايا والأنسجة الأخرى.

في نفس الوقت تقريبًا، بدأت الخلايا في إنتاج الإنترفيرون – بروتينات تعمل كإشارات تحذير للخلايا المجاورة، وتطلب منها تنشيط دفاعاتها.

بعد 48 ساعة، أطلقت الإنترفيرون الاستجابة المناعية الفطرية – خط دفاعها الأول – وبدأت الخلايا تقاوم العدوى.

بعد ستين ساعة من الإصابة، بدأت مجموعة فرعية من الخلايا السنخية في التفكك، مما أدى إلى موت الخلايا وتلف أنسجة الرئة.

مقالات شبيهة:

الأصل والأعراض والمخاطر … ما تحتاج إلى معرفته حول فيروس كورونا الذي يجعل الصين…

هل سيتحول فيروس كورونا المسبب لـCovid-19 إلى فيروس أكثر خطورة؟

على الرغم من أن الباحثين لاحظوا تغيرات في خلايا الرئة في غضون ثلاثة أيام من الإصابة، إلا أن الأعراض السريرية لـ COVID-19 نادرًا ما تحدث بهذه السرعة وقد تستغرق أحيانًا أكثر من عشرة أيام بعد التعرض للظهور.

يقول الفريق إن هناك عدة أسباب محتملة لذلك، فقد يستغرق الفيروس عدة أيام من تسلله إلى الجهاز التنفسي العلوي للوصول إلى الحويصلات الهوائية.

أوضح المؤلف المشارك الدكتور يونغ سيوك جو من المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا أن الأمر قد يتطلب أيضا إصابة نسبة كبيرة من الخلايا السنخية قبل ظهور الأعراض على المريض.

قال الدكتور يونغ إنه قد يتطلب أيضًا تفاعلات إضافية مع الخلايا المناعية مما يؤدي إلى الالتهاب قبل ظهور الأعراض.

وقال: “يمكننا معالجة العديد من الأسئلة الرئيسية التي لم تتم الإجابة عنها، مثل فهم القابلية الوراثية للإصابة بـ SARS-CoV-2، وتقييم العدوى النسبية للطفرات الفيروسية، والكشف عن عمليات تلف الفيروس في الخلايا السنخية البشرية، والأهم من ذلك، أنه يوفر الفرصة لتطوير وفحص العوامل العلاجية المحتملة ضد عدوى SARS-CoV-2.”

وأضاف الدكتور لي: “نأمل أن نستخدم تقنيتنا لتنمية هذه النماذج ثلاثية الأبعاد من خلايا المرضى المعرضين بشكل خاص للعدوى، مثل كبار السن أو الأشخاص الذين يعانون من أمراض الرئة، ومعرفة ما يحدث لأنسجتهم”.

سيستخدم فريق Duke نموذج الرئة ثلاثي الأبعاد الخاص بهم مع تقنيات أخرى، مثل تغيير أي نيوكليوتيد للشفرة الجينية لفيروس Covid-19 حسب الرغبة.

لقد تمكنوا من تكييفه لإنتاج “نسخة متوهجة” من الفيروس بحيث يكشف بالضبط عن المكان الذي وصل إليه في نموذج الرئة المصغرة.

وجد فريق ديوك، مثل باحثي كامبريدج، أنه عند إصابتها بالفيروس، تبين أن العضيات تطلق استجابة التهابية بوساطة الإنترفيرون.

وشهد الباحثون أيضًا عاصفة السيتوكينات للجزيئات المناعية التي تطلقها الرئتان استجابة للفيروس.

وقال تاتا: “كان يعتقد أن عاصفة السيتوكين حدثت بسبب التدفق الكبير للخلايا المناعية، لكن يمكننا أن نرى أنها تحدث أيضًا في الخلايا الجذعية للرئة نفسها”.

قارن باحثو Duke أيضًا أنماط نشاط الجينات بين الرئتين المصغرتين وعينات من ستة مرضى مصابين بفيروس COVID-19.

قال تاتا: “لقد تمكنا فقط من رؤية هذا من التشريح، وأصبحت لدينا طريقة لمعرفة كيفية تنشيط الخلايا لمحاربة هذا الفيروس القاتل.

قال رالف باريك، مؤلف مشارك في ورقة ديوك، إنه سيستخدم الرئتين المصغرتين لفهم سلالة جديدة من SARS-CoV-2 تسمى D614G والتي أصبحت النسخة السائدة من الفيروس، وقد ظهرت في إيطاليا، وتحتوي على بروتين سبايك يجعلها أكثر عدوى.

تم نشر بحثي جامعة كامبريدج وجامعة ديوك في مجلة Cell Stem Cells.

المصدر: https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-8871903/Artificial-mini-lungs-grown-lab-let-scientists-watch-coronavirus-infects-human-cells.html

 

Avatar
محمد
مترجم من اللغة الإنجليزية والفرنسية والإسبانية، متخصص في المقالات العلمية والسياحية والطبية والتقنية، أفخر بكوني ضمن فريق مجلة نقطة العلمية