这次大流行表明，科学知识仍然没有完全理解复杂的免疫系统。然而，多亏了哈佛大学威斯生物工程研究所的一组研究人员，科学家们现在有了一种新的工具来帮助解开免疫系统的复杂性。
微流控芯片已被用于创建人体免疫系统的精确模型，为研究免疫细胞如何对疫苗和疾病做出反应提供了一个极好的框架。
在研究过程中，科学家们已经开发出一种在微流控芯片上模拟器官和组织的方法，而不是在动物或实验室芯片上。研究人员在微流体系统中培养人类B细胞和T细胞，该系统模拟了这些免疫细胞与器官接触时所面临的物理条件。因此，研究人员在接触其他生物时首先关注的是这些细胞。
B细胞和T细胞创造了类似淋巴滤泡(LFs)的3D结构。此外，执行复杂免疫反应的生发中心似乎也是由它们产生的。
当研究人员开始探索在流动条件下器官芯片内部形成的神秘结构时，他们发现细胞正在分泌一种名为CXCL13的化学物质，这是LF形成的标志，无论是在淋巴结内还是在身体的其他部位，都是对慢性炎症的反应。
此外，研究小组还发现，芯片上自组装的LFs内的B细胞也表达了一种称为活化诱导胞苷脱氨酶(activation-induced cytidine deaminase, AID)的酶。此外，科学家还发现了B细胞释放抗体时形成的浆细胞。
该研究的合著者Pranav Prabhala说:“这些发现特别令人兴奋，因为它们证实了我们有一个功能模型，可以用来解开人类免疫系统的一些复杂性，包括它对多种病原体的反应。”
现在，科学家们已经有了一个功能性的LF模型，可以启动免疫反应，他们研究了他们的LF芯片是否可以用于研究人类免疫系统对疫苗的反应。
研究人员将树突状细胞与来自四个不同人类捐赠者的B细胞和T细胞一起加入到LF芯片中。然后，他们将一种针对H5N1型流感的疫苗和一种名为SWE的佐剂接种在芯片上，这种佐剂已知可以增强对疫苗的免疫反应。
Goyal补充说:“我们的LF芯片提供了一种模拟人类免疫系统对感染和疫苗接种反应的复杂编排的方法，可以显著加快未来疫苗制造的速度和质量。”
接种了疫苗和佐剂的LF芯片产生的浆细胞和抗流感抗体明显多于在2D培养中生长的B和T细胞，或接种了疫苗但未接种佐剂的LF芯片产生的浆细胞和抗流感抗体。
随后，研究人员用来自8个不同捐赠者的细胞进行了实验，使用的是市售的Fluzone流感疫苗，该疫苗可在人体中预防三种不同的病毒株。在处理过的LF芯片中发现了高浓度的浆细胞和抗流感抗体。他们还评估了接种过的LF芯片中四种细胞因子的数量。他们发现其中三种(IFN-， IL-10和IL-2)与接种Fluzone的人血清中报告的相似。
“COVID-19大流行引发的疫苗开发工作的速度令人印象深刻，但需求的增加突然使传统的动物模型资源变得稀缺。LF芯片为研究人类对感染和疫苗的免疫反应提供了一种更便宜、更快、更可预测的模型，我们希望它能在未来简化和改进针对许多疾病的疫苗开发，”通讯作者Donald Ingber博士说。
与制药公司和盖茨基金会合作，Wyss的研究人员目前正在利用他们的LF芯片评估各种疫苗和佐剂。
这项研究发表在杂志上先进的科学．
来源:Wyss研究所
