諸如 COVID-19 之類的呼吸道感染已導致多起流行病，并給醫療保健系統帶來了沉重的負擔。此類病毒會對我們的肺部造成嚴重損害，尤其是近端區域（即氣道）和遠端區域（即肺泡）。

不同肺部區域對此類感染的反應各不相同且復雜，因此使用傳統模型（如動物和簡單的體外系統）準確復制它們是一項挑戰。

為了解決這個問題，京都大學的一組研究人員開發了一種微生理系統（MPS），能夠模擬人體肺部的不同區域。具體來說，他們的設備可以模擬氣道和肺泡，以研究病毒病理。結合同源iPSC，該團隊正在為更加個性化和精準的呼吸系統疾病治療做準備。

該研究成果已發表在《自然生物醫學工程》雜志上。

“我們的 iPSC 衍生肺芯片使我們能夠模擬來自同基因來源的近端和遠端肺區域對呼吸道病毒感染的不同反應，”主要作者、京都大學博士生 Sachin Yadav 說道。

該團隊的研究為研究組織和病毒特異性疾病機制以及評估藥物療效提供了一個更精準的平臺。此外，他們的方法對應對未來的流行病也具有重要意義。

研究團隊負責人橫川龍二 (Ryuji Yokokawa) 指出：“所獲得的見解可用于開發其他人體器官和多器官系統的模型，從而促進器官相互作用的研究。”

高級研究員 Takeshi Noda 表示：“準確復制宿主對不同病毒和肺部區域的反應差異的能力可以顯著增強我們對新出現的病毒的理解，并促進早期藥物篩選。”

另一位高級團隊成員 Shimpei Gotoh 補充道：“將 iPSC 整合到我們的 MPS 中具有無與倫比的優勢，這些細胞可以提供個性化醫療和同基因模型等好處。”

該芯片系統的潛在應用范圍不僅限于病毒感染，還可以通過使用患者特定的 iPSC 研究其他疾病來增強個性化醫療。

更多信息： 同源誘導多能干細胞衍生的氣道和肺泡芯片模型揭示特異性先天免疫反應，《自然生物醫學工程》 (2025)。DOI ：10.1038/s41551-025-01444-2