一种肺-脑SARS-CoV-2感染模型与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种肺

【技术实现步骤摘要】
一种肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型与应用


[0001]本专利技术属于器官芯片模型
，具体涉及一种肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型与应用。

技术介绍

[0002]新冠肺炎(COVID
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19)是一种系统性疾病，累及多个脏器。虽然COVID
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19症状主要集中在呼吸系统，临床病例统计30
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40％的COVID
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19患者会有明显的神经症状，如头痛、精神错乱、嗅味觉减退、脑血管损伤、癫痫、脑炎等。时至今日，关于新冠肺炎中神经系统症状的原因，医学界尚无定论。仍不清楚，这些症状是由SARS
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CoV
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2直接入侵脑引起，还是由于病毒感染肺部引发的全身性系统炎症引发。
[0003]在人脑中，有一个高度选择性的屏障系统——血脑屏障(BBB)，负责调控血液和神经系统之间的营养物质、代谢产物的运输。此外，血脑屏障可以作为保护性屏障，防止毒素和病原体(包括病毒)进入脑实质。在一些传染性脑疾病中，嗜神经病毒可感染并破坏血脑屏障，并通过血液途径进一步侵入人脑，如HSV
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1和寨卡病毒等。然而，关于SARS
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CoV
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2是否可以通过类似的途径穿过血脑屏障侵入大脑仍然未知。
[0004]到目前为止，对于SARS
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CoV
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2感染引发脑损伤的研究主要来自于新冠肺炎死者脑样本病例分析、动物模型和脑类器官。但这三种样本都有不同程度的缺陷。对于死者脑样本而言，来源非常有限，并且不同人之间的个体差异非常大。动物模型因为生理结构和遗传背景与人存在差异的原因，其在SARS
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CoV
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2感染后的部分症状和病理改变与人存在差别。在近年来，干细胞诱导来源的脑类器官越来越多应用于神经科学研究领域，包括SARS
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CoV
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2感染研究。但现阶段，脑类器官模型没有血管网络，缺失屏障系统和免疫细胞，无法用于探究病毒入脑路径和病毒感染过程中的机体免疫反应。此外，考虑到新冠肺炎是一种累及多器官的系统性疾病，到目前为止，还没有多器官的人源化模型用于SARS
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CoV
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2感染研究。
[0005]器官芯片——作为一门迅速发展起来的科学技术，由多学科技术交叉汇聚而成，已经在生物医学领域展现了其独特的优势。该技术主要基于微流控芯片，集合微加工、细胞生物学、材料和生物组织工程等学科技术，在体外构建仿生的3D人体器官模型，包含多种活细胞、功能组织界面、生物流体等。该模型具有接近人体水平的生理功能，同时还能精确地控制多个系统参数。研究人员可以更加直观地研究机体行为，预测或再现疾病中的病理反应、药理反应。在生命科学研究、疾病模拟和新药研发及精准医疗等领域拥有广阔的应用前景。
[0006]现有技术中对于SARS
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CoV
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2感染对多器官的病理反应的器官芯片模型还属于技术空白，待研究人员的开发研究。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种基于器官芯片技术，在多器官水平探究SARS
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CoV
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2感染对于脑影响的新方法。本专利技术创新性地构建了串联的肺
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脑器官芯片模型体系，基于该器官芯片模型
系统可以模拟SARS
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CoV
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2感染肺并进而影响脑的病理损伤过程，以反映SARS
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CoV
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2感染过程中复杂的多器官的病理反应，探究疾病过程中多器官之间的互作机制，填补了该研究领域的空白。
[0008]本专利技术提供了一种肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型，由两个串联的夹膜芯片组成；所述夹膜芯片包括上层基底、下层基底和多孔膜，所述上层基底包括上层通道，所述下层基底包括下层通道，所述多孔膜位于上层通道和下层通道之间；
[0009]所述两个串联的夹膜芯片分别为肺芯片和BBB芯片；
[0010]所述肺芯片为在处于所述夹膜芯片的下层通道侧的多孔膜上接种肺微血管内皮细胞，在处于所述夹膜芯片的上层通道侧的多孔膜上接种肺泡上皮细胞；肺芯片的上层通道的培养基为含有SARS
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CoV
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2的肺泡上皮细胞培养基，肺芯片的下层通道的培养基为含有人外周血单个核细胞的内皮细胞培养基；
[0011]所述BBB芯片为在处于所述夹膜芯片的下层通道侧的多孔膜上接种星形胶质细胞，在所述夹膜芯片的下层通道的底面接种小胶质细胞培养区，在处于所述夹膜芯片的上层通道侧的多孔膜上接种脑微血管内皮细胞；BBB芯片的上层通道的培养基为肺芯片的下层通道获得的感染SARS
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CoV
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2病毒的肺芯片内皮培养基按照比与新鲜的内皮培养基混合。
[0012]进一步地，上述技术方案中，所述多孔膜包括PET多孔膜、PDMS多孔膜。
[0013]进一步地，上述技术方案中，所述多孔膜的孔径为2
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4μm。
[0014]进一步地，上述技术方案中，所述上层基底和下层基底的材料包括PDMS。
[0015]进一步地，上述技术方案中，所述含有SARS
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CoV
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2的肺泡上皮细胞培养基中，SARS
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CoV
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2感染复数MOI＝0.1
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10。
[0016]优选地，SARS
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CoV
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2感染复数MOI＝1。
[0017]进一步地，上述技术方案中，所述下层通道的两端分别设有上层细胞入口和上层细胞出口，所述下层通道的两端分别设有下层细胞入口和下层细胞出口；所述肺芯片的下层细胞出口与BBB芯片的上层细胞入口连同；所述肺芯片在所述BBB芯片的上游。
[0018]进一步地，上述技术方案中，所述上层通道和下层通道的尺寸为：1.5mm宽、0.2mm高。
[0019]进一步地，上述技术方案中，所述BBB芯片的下层通道的培养基为等体积混合的星形胶质细胞培养基和小胶质培养基
[0020]本专利技术还提供了所述的肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型作为在多器官水平探究SARS
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CoV
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2感染对于肺和脑的影响模型中应用。
[0021]本专利技术还提供了所述的肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型在SARS
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CoV
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2感染后，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型，其特征在于：由两个串联的夹膜芯片组成；所述夹膜芯片包括上层基底、下层基底和多孔膜，所述上层基底包括上层通道，所述下层基底包括下层通道，所述多孔膜位于上层通道和下层通道之间；所述两个串联的夹膜芯片分别为肺芯片和BBB芯片；所述肺芯片为在处于所述夹膜芯片的下层通道侧的多孔膜上接种肺微血管内皮细胞，在处于所述夹膜芯片的上层通道侧的多孔膜上接种肺泡上皮细胞；肺芯片的上层通道的培养基为含有SARS
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CoV
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2的肺泡上皮细胞培养基，肺芯片的下层通道的培养基为含有人外周血单个核细胞的内皮细胞培养基；所述BBB芯片为在处于所述夹膜芯片的下层通道侧的多孔膜上接种星形胶质细胞，在所述夹膜芯片的下层通道的底面接种小胶质细胞培养区，在处于所述夹膜芯片的上层通道侧的多孔膜上接种脑微血管内皮细胞；BBB芯片的上层通道的培养基为肺芯片的下层通道获得的感染SARS
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CoV
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2病毒的肺芯片内皮培养基按照比与新鲜的内皮培养基混合。2.根据权利要求1所述的肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型，其特征在于：所述多孔膜包括PET多孔膜、PDMS多孔膜。3.根据权利要求1所述的肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型，其特征在于：所述多孔膜的孔径为2
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4μm。4.根据权利要求1所述的肺
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脑SARS
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CoV
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2感染模型，其特征在于：所述上层基底和下层基底的材料包括PDMS。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建华，王鹏，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：