Новая модель человеческого носа не требует инвазивных методов забора образцов

Существует потребность в доклинических моделях для изучения патогенеза респираторных вирусов и ответа на иммунотерапию. Особый интерес представляют респираторно-синцитиальный вирус человека (РСВ) и SARS-CoV-2. Одной из таких моделей являются органоиды дыхательных путей. Но на данный момент для их получения требуются инвазивные методы забора образцов, такие как биопсия тканей носа и легкого, бронхоальвеолярный лаваж. Ученые из Медицинского колледжа Бейлора разработали неинвазивный, воспроизводимый и надежный метод получения органоидов, который можно использовать для длительных исследований.

Для получения стволовых клеток эпителия носа авторы брали мазки из средней носовой раковины или отбирали образцы после промыва носа. Спустя 2–3 недели культивирования получили органоиды, представленные несколькими типами клеток: базальными, бокаловидными, реснитчатыми клетками и клетками Клара.

Обычно органоиды полностью погружены в среду, но авторы создали систему, в которой органоиды контактируют с воздухом апикальной поверхностью. Такое расположение позволяет более достоверно смоделировать заражение вирусами: их добавляют не в среду, а наносят на поверхность органоида, контактирующую с воздухом. Авторы обнаружили, что РСВ заражает клетки из апикального слоя, в то время как SARS-CoV-2 инфицирует как клетки апикального, так и базолатерального слоев.

Морфологический анализ показал, что при заражении обоими вирусами наблюдается слущивание инфицированных клеток, повреждение и утончение реснитчатого эпителия. Тем не менее, при заражении SARS-CoV-2, в отличие от РСВ, не выделялось так много слизи, а повреждения эпителия были более значительными.

Другое отличие — в уровне экспрессии цитокинов и хемокинов. Инфекция РСВ приводила к росту уровня IFN-λ1/IL29, в то время как в ответ на SARS-CoV-2 этого не происходило. РСВ также способствовал выработке IP-10, CXCL9, CXCL11/IP-11, IL8 и фактора роста эндотелия сосудов VEGF-α. При заражении SARS-CoV-2 концентрации цитокинов были значительно ниже.

Ученые проверили действие паливизумаба на органоидах носа, зараженных РСВ. Препарат добавили в область базолатерального компартмента и следили за его нейтрализующей активностью в апикальном слое. После введения антител репликация вируса снижалась, и клетки не продуцировали воспалительные цитокины.

Авторы говорят о том, что оптимизация модели позволит использовать органоиды для изучения патогенеза, поиска терапии и тестирования вакцин от респираторных заболеваний. Кроме того, органоид сохраняет генетический фон пациента, поэтому с помощью такой модели можно проводить скрининг противоопухолевых препаратов и моделировать генетические заболевания.