研究人员在实验室中建造了一个比传统模型更准确地模拟人类肺部的肺，为快速发现和开发药物打开了大门，并减少了我们对动物试验的依赖。肺部疾病是全球死亡的一个主要原因。根据世界卫生组织（WHO），由于空气质量的恶化和COVID-19的后遗症，到2030年，慢性阻塞性肺病（COPD）将成为第三大死亡原因。

慢性阻塞性肺病是一种无法治愈的疾病，它阻塞了肺部的小气道，使呼吸困难，吸烟和空气污染是最常见的原因。目前的治疗方法无法扭转对肺部组织造成的损害。虽然较新的治疗方法，如基于干细胞的药物，已经显示出修复或防止肺部恶化的能力，但明显缺乏获准用于治疗肺部疾病的新疗法。

传统上，开发和测试治疗慢性阻塞性肺病的新药需要动物模型。使用动物进行测试的问题是，它们的解剖学和生理学的某些方面与人类不同，而且许多动物模型无法测试气溶胶药物。

最近科学家在开发动物模型的替代品方面取得了一些进展。芯片上的器官、类器官--从人类细胞生长出来的模拟真实器官的三维结构和三维打印的器官都是很好的例子。但这些都有缺点，通常与它们的体积小、细胞数量有限以及与人类肺部的复杂结构和过程缺乏相似性有关。但是现在，由悉尼大学的研究人员领导的一个团队已经建立了更准确地模仿人类肺部的肺。

该研究的主要作者Thanh Huyen Phan说："在传统的细胞培养中，你将细胞放入培养皿，并在静态条件下培养它们，这与人体中发生的情况相差甚远。我们正在做的是创造类似于人体中存在的环境条件。"

研究人员直接从病人身上提取细胞，将它们分层排列，就像它们在体内出现一样。

该研究的通讯作者Wojciech Chrzanowski说："我们直接从病人身上提取细胞，然后按照它们在体内的存在方式分层构建。因此，首先你有上皮细胞，然后你有成纤维细胞--我们实际上是在创造一个非常像实际人类肺部的模拟器官。"

肺部模型保持在与真实肺部相同的环境条件下，一边是空气，另一边是与微循环相结合的液体界面，以模仿人体的循环系统。研究人员为不同的用途创建了两个肺部模型。

"我们决定建立两个不同的肺部模型，其中一个模仿第一阶段的临床试验；一个健康的肺部来研究新药物的安全性，"Chrzanowski说。"另一个模拟第二阶段试验；一个有病的肺，在我们的案例中，反映了慢性阻塞性肺病，使我们能够研究药物的治疗效果或优越性。"

但是，肺部模型可以被用于不仅仅是药物测试。

"这些迷你肺器官模型也可以用来测试毒性，"Chrzanowski说。"例如，硅尘或空气污染物，如丛林火灾期间产生的颗粒物"。

而且，更重要的是，它们可以是个性化的。Chrzanowski说："因为我们可以直接从个别病人身上提取细胞，所以我们可以建立一个病人自己的模型来测试药物对他们的有效性。"

研究人员说，除了提供动物试验的替代方案外，他们的实验室制造的肺的优点是它们的可重复性、可靠性，以及它们能够大规模地实现低成本的研究。

Chrzanowski说："它们加速了发现过程，缩短了进入临床的过程，但也大大增加了我们在进入临床试验之前对我们创造的分子的信心。一种药物的临床转化的正常时间表大约是10到15年，但是当你使用类器官模型时，你可以大大缩减这个时间。"

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