Искусственные аналоги легких облегчат изучение респираторных инфекций

Ученые разработали искусственные аналоги легких, с помощью которых можно изучать инфекции дыхательных путей. Авторы уже рассмотрели, как в этих органах при заболевании образуется биопленка бактерий. Исследование опубликовано в журнале PLoS Biology.

Биопленки — это сообщества бактерий, которые расположены на какой-либо поверхности и прикреплены друг к другу. Биопленки способны вырабатывать устойчивость к лекарствам, что затрудняет борьбу с инфекциями. Несмотря на то что механизм формирования биопленок уже был изучен в лабораторных условиях, он пока не до конца понятен в случае с более сложными средами, например человеческими органами.

Исследователи разработали специальные органоиды легких AirGels. Органоиды — это миниатюрные 3D-модели тканей, выращенные из стволовых клеток и способные имитировать реальные ткани организма. Органоиды AirGels позволяют изучать инфекции дыхательных путей, так как в этой модели легких точно воспроизведены физиологические свойства слизи, а также движения ресничек, которые способны ее перемещать. Благодаря этому ученые смогут исследовать респираторные инфекции в условиях, приближенных к реальным.

Ученые использовали органоиды AirGels, чтобы определить роль слизи в процессе образования биопленок бактерией Pseudomonas aeruginosa, которая часто вызывает внутрибольничные инфекции и бывает устойчива к антибиотикам. После заражения органоидов этой бактерией авторы наблюдали за образованием биопленки в реальном времени. В результате исследователи выяснили, что бактерия может «сжимать» слизь в дыхательных путях при помощи пилей IV типа — белковых нитевидных структур. Благодаря действию пилей бактерии способны агрегировать и образовывать биопленки, несмотря на присутствие слизи. Ученые также подтвердили свои результаты, проведя биофизические экспериментами с мутантными версиями P. aeruginosa.

Результаты этого исследования доказали, что органоиды легких AirGels позволяют оценить взаимодействие бактерий с внутренними органами человека. В данном случае, например, ученые открыли ранее неизвестный механизм образования биопленок в дыхательных путях. В будущем такие модели легких могут использоваться для изучения влияния разных факторов (влажности, температуры) на течение инфекций, а также для разработки новых лекарств.