Ученые совершили прорыв в лечении респираторных инфекций

Совершив прорыв в области биоинженерии, исследователи из EPFL разработали органоиды, которые могут моделировать дыхательные пути человека. Органоиды, названные AirGels, позволяют им раскрыть механизм, с помощью которого устойчивые к антибиотикам патогены, такие как Pseudomonas aeruginosa, заражают дыхательные пути.

Биопленки представляют собой высокоустойчивые сообщества бактерий, которые являются серьезной проблемой при лечении инфекций. В то время как изучение образования биопленок в лабораторных условиях проводилось широко, понимание их развития в сложной среде дыхательных путей человека оставалось неуловимым.

Группа исследователей под руководством Александра Перса из EPFL решила эту проблему, успешно разработав органоиды под названием AirGels. Органоиды — это миниатюрные самоорганизующиеся трехмерные ткани, выращенные из стволовых клеток для имитации реальных тканей и органов человеческого тела. Они представляют собой сдвиг парадигмы в этой области, позволяя ученым воспроизводить и изучать сложные среды органов в лаборатории.

Разработанные Тамарой Росси и ее коллегами AirGels представляют собой биоинженерные модели легочной ткани человека, которые открывают новые возможности в исследованиях инфекций. Они произвели революцию в исследованиях инфекций, точно имитируя физиологические свойства слизистой оболочки дыхательных путей, включая секрецию слизи и биение ресничек. Эта технология позволяет ученым более реалистично и всесторонне изучать инфекции дыхательных путей, преодолевая разрыв между исследованиями in vitro и клиническими наблюдениями.

Ученые использовали AirGels для изучения роли слизи в процессе образования биопленки Pseudomonas aeruginosa, патогенной бактерии, обычно устойчивой к антибиотикам. Заражая аэрогели P. aeruginosa и изучая их с помощью живой микроскопии с высоким разрешением, они смогли сформировать биопленки бактерий в режиме реального времени.

Их наблюдения показали, что P. aeruginosa активно вызывает сокращение слизи своего хозяина с помощью ретрактильных филаментов (T4P). Нити T4P генерируют необходимые силы для сокращения слизи дыхательных путей, что позволяет клеткам P. aeruginosa агрегировать и образовывать биопленку. Исследователи подтвердили свои выводы последующим моделированием и биофизическими экспериментами на выбранных мутантах P. aeruginosa.

Исследование показывает, что модель органоида AirGel может дать уникальное представление о механических взаимодействиях между бактериями и средой их хозяев, в данном случае раскрывая ранее неизвестный механизм, который способствует образованию биопленок в дыхательных путях.

Создание органоидов, которые точно воспроизводят среду слизистой оболочки, открывает новые возможности для исследований, позволяя ученым обнаруживать упущенные аспекты инфекций, исследуя влияние дополнительных физиологических факторов, таких как температура, влажность, лекарства и химические стрессоры, на развитие и развитие. прогрессирования инфекции и разработать таргетные методы лечения устойчивых к антибиотикам возбудителей.