宾夕法尼亚州立大学
季节性流感每年感染多达十亿人，流感病毒与细菌的共感染可引发严重并发症——例如，肺炎是流感大流行中的主要死因。然而，流感与细菌共感染如何影响免疫系统和肺部的具体机制仍不明确。为探究流感病毒与细菌微生物感染之间的相互作用及其对肺部的影响，由宾夕法尼亚州立大学和杜克大学医学院研究人员共同领导的团队获得了美国国立卫生研究院为期四年、总额320万美元的资助。
宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学教授易卜拉欣·奥兹博拉特（Ibrahim Ozbolat）表示：“其他研究人员已探索流感如何与肺组织相互作用，但我们尚不清楚在流感基础上感染多种细菌种类和菌株会对感染产生何种影响。共感染是否会放大流感病毒的作用，或者组织是否会获得免疫记忆从而减轻后续病毒感染的严重程度？这些都是我们试图解答的问题。”奥兹博拉特与杜克大学的朱莉娅·欧（Julia Oh）教授共同担任该项目的首席研究员。
然而，欧教授指出，呼吸道微生物组——包括细菌、真菌和病毒——的非凡生物多样性构成重大挑战，其中大部分微生物调节着呼吸道的免疫系统。
她表示：“一个主要的知识空白在于，我们如何研究这些因人而异的多样化微生物之间的所有相互作用？我们缺乏能够容纳这些数量同时又具有生理相关性的模型。”
研究团队将利用一个独特的3D生物打印平台开展研究，该平台由波士顿大学再生医学中心提供的干细胞衍生肺细胞制成。尽管奥兹博拉特的团队此前已开发并使用该肺平台进行其他研究，但这是研究人员首次使用动态肺模型来探究病毒-细菌相互作用。该平台包含小型肺泡囊，即肺部的气囊。
奥兹博拉特说：“这一策略的独特之处在于我们使用生物打印技术，以高精度构建这些肺组织。我们可以为这些肺泡囊通气，使其像原生组织一样呼吸。3D生物打印的囊具有与原生囊相似的结构，我们可以轻松地将病毒注入其中。”
奥兹博拉特表示，在此研究中，肺平台只需制作成约一毫米的小型复制品，而非完整尺寸的肺，即可测试病毒和细菌与组织的相互作用。奥兹博拉特在宾夕法尼亚州立大学构建组织后，欧教授将用流感和微生物病原体共同感染这些组织，并研究病毒感染反应差异背后的人类和微生物过程。她和团队将采用前沿的“多组学”方法——一种涉及整合和分析来自多个“组”（如基因组或蛋白质组）的数据集的方法——以及同时处理两方面机制的成像技术来完成这一研究。
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