新模型重现了以前的片上肺未发现的肺组织结构的关键方面林颐

新模型重现了以前的片上肺未发现的肺组织结构的关键方面

肺是一个复杂的器官，其主要功能是交换气体。它是人体最大的器官，并且在所有器官的氧化中起关键作用。由于其结构，细胞组成和动态微环境，很难在体外进行模拟

由Olivier Guenat领导的伯尔尼大学ARTORG生物医学工程研究中心的专门实验室已经开发了新一代体外模型，称为“片上器官”，专注于对肺及其疾病进行建模。

在第一个成功的展示肺基本特征的片上肺系统成功实施之后，片上器官技术实验室现已与亥姆霍兹感染中心合作开发了纯生物的下一代片上肺在德国以及Inselspital胸腔外科和呼吸科的研究。

完全可生物降解的真人大小的空气屏障

Pauline Zamprogno在OOC为其博士学位论文开发了新模型，总结了它的特点：“新的肺上芯片可复制一系列具有体内类似尺寸的肺泡。它基于薄而可拉伸的膜，具有在肺中天然发现的分子：胶原蛋白和弹性蛋白。这种膜很稳定，可以在两侧都培养数周，可生物降解，其弹性特性可以通过机械拉伸细胞来模仿呼吸运动。”

与第一代也是由Olivier Guenat围绕该团队建立的相比，该开发的系统再现了肺细胞外基质的关键方面：其组成，其结构其尺寸类似于在体内发现的纤维+纤维结构）及其特性中屏障重塑的关键方面）。另外，与来自第一代片上肺的聚二甲基硅氧烷可拉伸多孔膜相比，制造过程简单且麻烦。

广泛的潜在临床应用

目前要从新的芯片上培养的细胞用于研究，这些细胞是从胸腔内外科的肺切除术中接受癌症治疗的癌症患者获得的。部门负责人拉尔夫·施密德认为该系统具有双重优势：“第二代片上肺可以植入健康或患病的肺泡细胞。这可以为临床医生更好地了解肺的生理状况和预测肺部疾病的工具。药物筛选以及可能用于精密医学的领域，从而确定能够最大程度地帮助特定患者的特定疗法。”

“这种膜的应用范围很广，从对肺功能和病理的基础科学研究到发现新途径，再到更有效地发现潜在的新疗法，” Inselspital肺炎科主任Thomas Geiser说道。 Insel Gruppe的教学和研究主管。

研究中动物模型的强大替代品

另外，新的片上肺可以减少基于动物模型进行的肺病学研究的需求。Olivier Guenat解释说：“由于在物种上和在肺部疾病的表达上的差异，在人体中进行临床前模型测试的许多有希望的候选药物在人体中进行测试时都失败了。”

“这就是为什么从长远来看，我们的目标是减少动物试验，并提供更多与患者相关的药物筛查系统，并有可能针对特定患者定制模型。”

Pauline Zamprogno和她的OOC Technologies小组的同事将进一步开发这种新的生物片上肺，以模仿患有特发性肺纤维化的肺部，这种慢性肺部疾病导致内部肺组织进行性瘢痕形成瑞士3R能力中心资助的研究项目的框架。“

我的新项目包括基于生物膜的IPF芯片模型的开发。到目前为止，我们已经开发出了健康的气血屏障。现在是时候使用它来研究真正的生物学问题了，”他说。 Zamprogno。

ARTORG中心的片上器官技术研究小组

ARTORG生物医学工程研究中心的这个专门小组与肺部医学和胸腹腔外科合作，开发了专注于肺及其疾病的片上器官。该小组结合了工程学，特别是微流体和微细加工，细胞生物学和组织工程方法，材料科学和医学。

他们与初创公司AlevoliX合作进一步开发了他们的呼吸片上肺的第一项开发，旨在彻底改变临床前研究。最近，该小组已开发出一种完全生物学的第二代片上肺，重点在于重建肺的气血屏障。第二个研究方向旨在开发功能性肺微脉管系统。在这里，肺内皮细胞被植入微工程环境中，在那里它们自组装以建立直径仅为几十微米的可灌注和收缩性微血管网络。

除了药物应用，片上器官还被认为有潜力用于精密医学中，以测试患者自己的细胞，从而定制最佳疗法。此外，这样的系统在减少医学和生命科学研究中的动物测试方面具有巨大的潜力。OOC集团经营片上器官设施，为伯尔尼大学，伯尔尼大学医院以及其他基础设施和设备提供科学家，以生产微流控设备和片上测试器官。

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