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美國(guó)佐治亞理工學(xué)院與范德比爾特大學(xué)科學(xué)家合作，研發(fā)出全球首款內(nèi)置免疫系統(tǒng)的微型“肺芯片”。該芯片能像真實(shí)器官一樣主動(dòng)防御病原體，有望革新疾病研究模式，替代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，并為開發(fā)新療法提供平臺(tái)。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》雜志。

傳統(tǒng)肺芯片僅有郵票大小，內(nèi)部刻有微通道并覆有人類細(xì)胞，可模擬部分肺部功能。本次研究的突破在于，為這些肺芯片添加了功能性免疫系統(tǒng)，使芯片能真實(shí)模擬肺部應(yīng)對(duì)感染、炎癥及自我修復(fù)的過程。

此前，為器官芯片引入免疫系統(tǒng)面臨技術(shù)瓶頸：免疫細(xì)胞存活時(shí)間短，且難以模擬其在人體內(nèi)的循環(huán)與組織互動(dòng)。研究團(tuán)隊(duì)通過技術(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了免疫細(xì)胞在芯片內(nèi)的長(zhǎng)期存活及防御功能。

在流感病毒攻擊實(shí)驗(yàn)中，這款芯片展現(xiàn)出與人體高度相似的免疫反應(yīng)：免疫細(xì)胞迅速聚集至感染部位，炎癥擴(kuò)散，防御機(jī)制激活，精準(zhǔn)再現(xiàn)了真實(shí)病理過程。

長(zhǎng)期以來，科學(xué)家難以直接觀察肺內(nèi)部的免疫反應(yīng)。這款芯片為臨床前研究開辟了新途徑，有助于深入解析免疫反應(yīng)與病毒感染的相互作用，并評(píng)估抗病毒藥物的療效。此外，動(dòng)物模型在肺部研究中存在局限，例如小鼠無法模擬人類哮喘或特定免疫反應(yīng)。新型肺芯片不僅能更精準(zhǔn)模擬人類疾病機(jī)制，還有望大幅減少對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的依賴。

研究團(tuán)隊(duì)透露，新型肺芯片可用于研究哮喘、囊性纖維化、肺癌和結(jié)核病等疾病。未來他們還計(jì)劃整合免疫器官，模擬肺部與全身免疫系統(tǒng)的協(xié)同作用。長(zhǎng)期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療——利用患者自身細(xì)胞構(gòu)建芯片，預(yù)測(cè)最佳治療方案。