Модель «легкого на чипе» позволяет по-новому взглянуть на реакцию организма на раннюю инфекцию туберкулеза. Разработка поможет в будущих исследованиях респираторных и других инфекций, в том числе и COVID-19, сообщает журнал eLife.

Туберкулез — заболевание, вызываемое бактерией Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis ), чаще всего оно поражает легкие. Разработанная учеными модель демонстрирует, что клетки дыхательной системы (альвеолярные эпителиальные клетки) играют важную роль в борьбе с инфекцией на ранней стадии. Они производят вещество сурфактант (смесь липидов и белков), которые уменьшают поверхностное натяжение в участках легких, где воздух и жидкость встречаются чаще всего.

Эти результаты дополняют понимание ученых о том, что происходит на ранней стадии заражения туберкулезом. Также новые данные частично объясняют, почему у курильщиков или у людей с нарушенной функциональностью производства сурфактанта есть больше шансов заразиться первичной или рецидивирующей респираторной инфекцией.

Туберкулез поражает людей всех возрастов. Хотя в основном болезнь поражает взрослых, в настоящее время для этой группы нет эффективных вакцин. Частично это связано с трудностями при изучении ранних стадий инфицирования, которые возникают, когда всего одна или две бактерии M. tuberculosis откладываются глубоко в легких. Создание модели «легкое на чипе» как раз позволяет ученым исследовать ранние процессы заражения.

Увеличенное изображение модели легкого на чипе, использованной в исследовании. Эндотелиальный или сосудистый канал выделяется красным пищевым красителем, а эпителиальный канал или канал дыхательных путей — синим пищевым красителем. Конструкция позволяет совместно культивировать клетки из двух каналов в середине чипа. Фото: Вивек Такер (CC BY 4.0)

Команда ученых использовала свою модель «легкое на чипе», чтобы воссоздать дефицит сурфактанта, продуцируемого альвеолярными эпителиальными клетками, а затем посмотреть, как клетки легких реагируют на раннюю инфекцию туберкулеза. Их исследования показали, что недостаток сурфактанта приводит к неконтролируемому и быстрому росту бактерий как в макрофагах, так и в клетках альвеолярного эпителия. Кроме того, присутствие поверхностно-активного вещества значительно снижает этот рост в обеих клетках, а в некоторых случаях полностью предотвращает его.

Авторы исследования заявляют, что сейчас они используют модель, чтобы изучить, как легкие могут реагировать на низкую дозу инфекции и прививку коронавируса нового типа.