COVID-19'da Oluşan Kan Pıhtılarını Araştırmak İçin Yapay Akciğer Kullanıldı

EPFL'deki bilim adamları, koronavirüsün bazı hastalarda kan pıhtılaşmasına nasıl neden olduğunu daha iyi anlamak için teknolojiyi kullanıyor.

COVID-19 bazen kan pıhtılarına neden olur, ancak kesin görülme sıklığı halen bir sır olmaya devam ediyor. Yakın zamanda yapılan bir araştırma, hastanede yatan hastaların yaklaşık % 10'unun bu komplikasyonu geliştirdiğini göstermektedir. EPFL'deki bilim adamları, virüsün kan damarlarını kaplayan hücrelere nasıl saldırdığını ilk kez gözlemlemelerine olanak tanıyan basitleştirilmiş bir akciğer modeli geliştirdiler. Doktorlar, virüsün neden bu reaksiyonu tetiklediğinden hala emin değiller.

EPFL(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne ), bu fenomeni daha iyi anlamak için insan akciğerini modelleyen ve yapısının bir bölümünü COVID-19 enfeksiyonlarını incelemek için kopyalayan mikroakışkan bir çip geliştirdi. Çip, akciğer epitel hücrelerini, kan damarı hücrelerini ve bağışıklık sistemi hücrelerini barındırıyor. Çip ayrıca bilim insanlarının SARS-CoV-2'nin insan hücrelerine nasıl saldırdığını ve kan pıhtılarının oluşumunu nasıl tetiklediğini doğrudan izlemesine olanak sağlıyor.

Kan pıhtılaşmasında iki mekanizmanın iş başında olduğundan şüpheleniliyor. Biri, bağışıklık hücresi sinyallemesinde rol oynayan proteinler olan aşırı sitokin üretimidir. Bu orantısız bağışıklık sistemi reaksiyonları kan damarlarına zarar verebilir ve kan pıhtılarının oluşmasına neden olabilir. Diğer olası mekanizma, akciğerlerdeki kan damarlarının iç yüzeyindeki(endotelyumun) hasardır. Akciğerlerde bu tür çok fazla doku bulunur ve hasar gördüğünde kan kolayca pıhtılaşabilir ve pıhtı oluşturabilir. Öyleyse olası suçlu hangi mekanizma? Öğrenmek için, doktorların akciğerlerdeki enfeksiyonun saat saat nasıl ilerlediğini izleyebilmesi gerekir. Bu, yaşayan hastalarda neredeyse imkânsızdır ve laboratuar kültürlerinde de pek mümkün değildir. Çünkü kültürler genellikle sadece bir tür hücre içerir ve tüm akciğer sisteminin gerçekçi bir temsilini sağlamaz.

Prof John McKinney'nin laboratuarındaki bilim adamları EPFL COVID-19 Görev Gücü'nden destek aldı. Laboratuarda Dr. Vivek Thacker liderliğindeki ekip çipte geliştirilen akciğer cihazını alıp, akciğerlere SARS-CoV-2 saldırısının bireysel adımlarını modellemek için uyarladılar. Cihaz, ciğerlerin bir bölümünü yeniden oluşturmak için düzenlenmiş çip üzerindeki hücrelere besinleri ileten mikroakışkan kanallar içerir. Daha spesifik olarak, çip, bir endotelyal hücre tabakası(Kan damarlarını kaplayan hücreler) ile birlikte bir epitelyal hücre tabakasını(Akciğerleri kaplayan hücreler) içerir. İki katman bir zar ile ayrılmıştır. Araştırmacılar cihazlarına SARS-CoV-2'yi tanıttıktan sonra, virüs ilk olarak doğal bir enfeksiyonda olduğu gibi epitel hücrelerinin dış katmanına saldırdı. Dr. Jessica Sordet Dessimoz ve ekibi ile Histoloji Çekirdek Tesisi'nde çalışarak, virüsün bir gün içinde endotel hücrelerinin iç tabakasına ulaştığını ve sonraki günlerde önemli hasara neden olduğunu buldular.

Vivek Thacker, "Endoteli yok etmeye ve damarlardaki kanı havaya maruz bırakmaya yetecek kadar hasar vardı, bu da pıhtıların oluşmasına neden oldu. Çipte akciğer sistemimizle, virüsün doğrudan endotele saldırarak kan pıhtılaşmasına neden olabileceğini gördük. Ancak bu, sitokinlerin de bir rol oynamadığı ve işleri daha da kötüleştirmediği anlamına gelmez" diyor.  

Ekip daha sonra çipteki akciğerlerini gerçek kan örnekleriyle birlikte kullanacak, böylece pıhtı oluşumunu doğrudan gözlemleyebilecekler. Bu göründüğü kadar kolay değil(Thacker, kan vücudun dışında çok hızlı pıhtılaşıyor, bu yüzden "hızlı ve doğru olmalıyız," diye açıklıyor). Numunelere bir antikoagülan eklemeyi ve ardından örnekleri cihaza enjekte etmeden hemen önce onu nötralize etmeyi planlıyorlar. Ekip, önümüzdeki birkaç hafta içinde bu karmaşık prosedür üzerinde çalışacak.