Para peneliti di Universitas Rockefeller telah mengembangkan platform kultur sel untuk menumbuhkan ‘kuncup paru-paru’ dari sel induk embrionik manusia. Struktur kecilnya mirip dengan kuncup paru-paru yang terbentuk selama perkembangan janin, dan mengandung saluran udara kecil dan alveoli. Para peneliti membuat struktur dalam perangkat bergaya bio-reaktor yang dilengkapi dengan chip mikrofluida tempat tumbuhnya tunas paru-paru. Tim mengembangkan campuran faktor pertumbuhan yang dapat merangsang sel embrionik untuk berdiferensiasi menjadi tunas paru-paru, dan mereka berharap dapat menggunakan sistem tersebut untuk menguji bagaimana perilaku infeksi pernapasan dan menemukan pengobatan baru. Kuncup paru-paru identik secara genetik, mengurangi variabilitas biologis yang melekat pada pengujian tersebut, dan memungkinkan para peneliti untuk melakukan percobaan tanpa menggunakan hewan percobaan.
Para peneliti semakin mahir dalam menciptakan ‘organ mini’ di laboratorium. Organoid semacam itu sangat berguna dalam mempelajari mekanisme yang mendasari penyakit dan menguji pengobatan baru. Pandemi COVID-19 baru-baru ini telah mendorong para ilmuwan untuk mengembangkan pemahaman yang lebih baik tentang penyakit pernapasan – lagipula, beberapa penyakit yang paling menular menyebar melalui udara, jadi memahami bagaimana mereka menginfeksi dan berkembang di jaringan paru-paru akan sangat membantu. kita untuk lebih siap menghadapi pandemi berikutnya.
Tunas paru-paru baru yang dikembangkan oleh para peneliti ini dapat dibuat dalam jumlah ribuan, memungkinkan para peneliti untuk mempelajari ribuan infeksi SARS-CoV-2 individu pada saat yang sama, misalnya. “Paru-paru ini pada dasarnya adalah tiruan,” kata Ali Brivanlou, seorang peneliti yang terlibat dalam proyek tersebut. “Mereka memiliki tanda DNA yang sama persis. Dengan begitu kita tidak perlu khawatir tentang satu pasien yang merespons secara berbeda dari yang lain. Kuantifikasi memungkinkan kita menjaga informasi genetik tetap konstan dan mengukur variabel kunci — virus.”
Teknologi baru ini melibatkan penyemaian sel punca embrionik dalam chip mikrofluida dan kemudian memaparkannya ke campuran faktor pertumbuhan untuk merangsangnya berubah menjadi jaringan paru-paru. Struktur kecil sangat cocok dengan jaringan paru-paru orang dewasa, dengan saluran udara kecil dan alveoli. Teknologi tersebut telah menghasilkan beberapa fenomena menarik tentang SARS-CoV-2, mengungkapkan bahwa alveoli lebih rentan terhadap infeksi daripada sel saluran napas, dan para peneliti juga mengidentifikasi jalur pensinyalan yang membuat jaringan paru-paru lebih rentan terhadap infeksi. Memblokir jalur ini mungkin merupakan target terapi baru.
“Platform ini juga akan memungkinkan kami merespons pandemi berikutnya dengan lebih cepat dan presisi,” kata Brivanlou. “Kami dapat dengan cepat memanfaatkan platform ini untuk membuat virus terlihat dan mengembangkan terapi lebih cepat daripada yang kami lakukan untuk COVID. Ini dapat digunakan untuk menyaring obat-obatan, senyawa, vaksin, antibodi monoklonal, dan lebih langsung di jaringan manusia. Teknologi ini siap menghadapi segala macam ancaman yang mungkin menimpa kita di masa depan.”
Studi dalam jurnal Stem Cell Reports: Mikroarray paru-paru manusia organotipik mengidentifikasi infeksi SARS-CoV-2 yang bergantung pada BMP pada sel paru-paru
Melalui: Universitas Rockefeller