在最近一項研究中，EPFL的科學家正在開發(fā)一項技術更好地了解冠狀病毒如何導致某些患者的血凝塊。他們開發(fā)了一種簡化的肺部模型，可以讓他們首次觀察到病毒如何攻擊位于血管內的細胞。

盡管確切的發(fā)病率仍不清楚，但COVID-19有時會引起血凝塊。最近的一項研究表明，大約10％的住院患者會發(fā)生這種并發(fā)癥。醫(yī)生仍然不確定為什么病毒會引起這種反應-在最嚴重的情況下，血塊會導致中風。為了深入了解這一現(xiàn)象，EPFL科學家開發(fā)了一種微流控芯片，該芯片可以模擬人的肺部并復制其部分結構以研究COVID-19感染。該芯片可以容納肺上皮細胞，血管細胞和免疫系統(tǒng)細胞，并讓科學家直接觀察SARS-CoV-2如何攻擊人類細胞并觸發(fā)血凝塊的形成。

研究者們懷疑有兩種機制在起作用。一種是細胞因子的過量生產，細胞因子是在免疫細胞信號傳導中起作用的蛋白質。冠狀病毒可引起“細胞因子風暴”，這些過度活化的免疫系統(tǒng)反應會損壞血管并導致血凝塊形成，并可能致命。另一個可能的機制是損壞肺部的血管內壁或內皮組織。肺部有很多這類組織，一旦受損，血液很容易凝結并形成凝塊。

那么，可能的罪魁禍首是哪種機制？為了找到答案，醫(yī)生需要能夠每小時觀察肺部感染的進展情況。在活著的患者中這幾乎是不可能的，在實驗室培養(yǎng)中也不是很可行，因為培養(yǎng)物通常僅包含一種細胞，而不能提供整個肺系統(tǒng)的足夠真實的表示。

John McKinney教授實驗室的科學家已獲得EPFL COVID-19工作組的支持。在實驗室的博士后Vivek Thacker博士的帶領下，他們現(xiàn)在采用了片上肺裝置，并對其進行了建模，以模擬SARS-CoV-2肺部感染的各個步驟。該設備包含微流控通道，可將營養(yǎng)物質饋送到芯片上的細胞，這些細胞經排列可重建一部分肺部。更具體地，該芯片包含一層上皮細胞或覆蓋肺的細胞，以及一層內皮細胞或襯在血管上的細胞。兩層被膜分開。

在科學家將SARS-CoV-2引入其設備后，該病毒首先攻擊上皮細胞的外層，就像自然感染一樣。他們與組織學核心設施的Jessica Sordet Dessimoz博士及其團隊合作，發(fā)現(xiàn)該病毒在一天之內到達了內皮細胞的內層，并在隨后的幾天內造成了相當大的損害。

Vivek Thacker說：“有足夠的破壞力破壞內皮，并使血管中的血液暴露于空氣中，從而導致血塊形成?！蓖ㄟ^我們的系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)該病毒可能通過直接攻擊內皮而引起血凝塊。但是，這并不意味著細胞因子不會發(fā)揮作用。”

EPFL的裝置揭示了一種使用常規(guī)方法無法觀察到的現(xiàn)象，因為SARS-CoV-2在內皮細胞單培養(yǎng)物中不能很好地增殖。Thacker說：“在受感染的患者的內皮中也發(fā)現(xiàn)了一些病毒顆粒，但是數(shù)量很少?！?/p>

該團隊接下來將使用他們的單片肺和實際血液樣本，以便他們可以直接觀察血凝塊的形成。Thacker解釋說，這并不像聽起來那么簡單-血液在體外迅速凝結，因此“我們必須快速而準確”。他們計劃將抗凝劑添加到樣品中，然后在將樣品注入設備之前將其中和。小組將在接下來的幾周內處理這個復雜的過程。

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