一项新研究提供了一种强大的方法，用于研究在紧密模拟人体器官环境中发生的感染。该策略在骨髓芯片模型中进行了测试，由巴塞罗那全球健康研究所 (ISGlobal)、波尔图大学健康研究所与创新研究所 (I3S)、德国特里亚斯 i 普霍尔研究所 (IGTP) 和巴塞罗那大学纳米科学与纳米技术研究所 (IN2UB) 的研究人员开发，作为 HIDDENVIVAX 项目的一部分。论文发表在《Small Methods》期刊上。
某些传染病，如疟疾、利什曼病或 HIV，会在人体中难以到达和研究的部位（例如骨髓）建立慢性潜伏感染。这些隐蔽的储存库使病原体能够逃避免疫反应和药物治疗。同时，由于技术和伦理原因，科学家很难直接在患者体内观察感染动态。
为了克服这一挑战，研究人员越来越多地使用器官芯片技术：一种在实验室中培养人体细胞以模拟人体器官结构和行为的微型设备。这些芯片通常包含模拟人体组织三维环境的水凝胶。
“然而，许多水凝胶过于致密，阻碍了微生物和免疫细胞的通过，而移动能力对于真实再现感染发展过程至关重要，”领导该研究的 ICREA 研究员、Plasmodium vivax 和 Exosome (PvREX) 小组负责人赫尔南多·德尔·波蒂略 (Hernando del Portillo) 表示。他与巴塞罗那大学凝聚态物理学的奥罗拉·埃尔南德斯-马查多 (Aurora Hernández-Machado) 以及波尔图大学 I3S 研究所生物工程 3D 微环境的克里斯蒂娜·巴里亚斯 (Cristina Barrias) 共同主导了此项研究。
改善的生长、组织和移动性
在本研究中，研究团队开发了一种新型多孔水凝胶来解决这一问题。他们在凝胶中混合了可移除的微型海藻酸盐颗粒；待凝胶定型后，溶解这些颗粒，留下微小互联孔隙的网络。
“这使得细胞和微生物能够更自由地在凝胶中移动，”ISGlobal 和 IGTP 的研究员、共同作者卡门·费尔南德斯-贝塞拉 (Carmen Fernandez-Becerra) 表示。
在骨髓芯片模型中进行测试时，新材料支持了不同类型骨髓细胞的更好生长和组织。它还促进形成类似血管的结构，使模拟微生物的流体和颗粒实现更高效流动。
“本研究中使用的海藻酸盐微粒为工程化系统提供了一种强大且可重复的方法，能更准确模拟感染过程，”赫尔南多·德尔·波蒂略指出。重要的是，该系统还有助于减少对动物研究的需求。
由于该策略可应用于多种器官芯片系统，它为建立疾病模型、研究宿主-病原体相互作用以及探索治疗干预措施提供了强大的新工具。
更多信息：Hugo R Caires 等，《通过牺牲性颗粒水凝胶策略增强渗透性和生物模拟来推进器官芯片模型》，《Small Methods》（2025）。DOI: 10.1002/smtd.202500652
期刊信息：Small Methods
提供方：巴塞罗那全球健康研究所
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