新型类器官——AirGel

　　AirGel是一种生物工程的人肺组织类器官模型，可以再现气道粘膜的生理特性，使气道感染的研究更加真实和全面。AirGel模型通过揭示铜绿假单胞菌在呼吸道生物膜形成过程中使用的先前未知机制，为细菌与宿主环境之间的机械相互作用提供了独特的见解。

　　

生物膜是高度耐药的细菌群落，对感染的治疗构成了重大挑战。铜绿假单胞菌是一种臭名昭著的生物膜前体，引起呼吸道抗生素难治性肺炎。虽然在实验室条件下对生物膜的形成进行了广泛的研究，但了解它们在人类呼吸道复杂环境中的发育仍然是难以捉摸的。

为了在更现实的条件下研究生物膜的形成过程，研究人员开发了AirGel-3D，光学可及的组织工程人体肺模型，模拟气道粘膜的生理特性，包括粘液分泌和纤毛跳动。该技术使科学家能够以更真实、更全面的方式研究气道感染，弥合了体外研究与临床观察之间的差距。通过用铜绿假单胞菌感染AirGel，并在高分辨率活显微镜下研究它们，研究小组能够实时观察细菌形成的生物膜。

该研究发表在《PLoS Biology》杂志上。

EPFL助理教授Alexandre Persat博士说:“关于这项研究有很多话要说，但用于感染研究的类器官工程具有巨大的潜力。它改变了游戏规则。”

在这项研究中，研究人员使用AirGel来研究黏液在铜绿假单胞菌形成生物膜过程中的作用。他们发现铜绿假单胞菌“在定植早期通过收缩腔内粘液，在数小时内形成黏液相关的生物膜。”粘液收缩促进聚集，从而形成生物膜。”

此外，他们的观察显示，铜绿假单胞菌利用可收缩的纤维IV型菌毛(T4P)积极诱导其宿主粘液收缩。T4P细丝产生必要的力量来收缩气道粘液，这使得铜绿假单胞菌细胞聚集并形成生物膜。研究人员对选定的铜绿假单胞菌突变体进行了后续模拟和生物物理实验，验证了他们的发现。

该研究表明，AirGel类器官模型可以为细菌与其宿主环境之间的机械相互作用提供独特的见解，在这种情况下，揭示了一种以前未知的促进呼吸道生物膜形成的机制。

能够设计出忠实地复制粘膜环境的类器官开辟了新的探索途径，使研究人员能够发现感染被忽视的方面，研究额外的生理因素，如温度、湿度、药物和化学应激源对感染的发展和进展的影响，并开发针对抗生素耐药病原体的靶向治疗。

Pseudomonas aeruginosa type IV pili actively induce mucus contraction to form biofilms in tissue-engineered human airways