伦敦大学学院(UCL)大奥蒙德街儿童医院(GOSH)的研究人员构建了一种新型婴儿肺部实验室模型，用以解释为何呼吸道合胞病毒(RSV)会使婴儿比成人病情更为严重，并便于他们测试新的治疗方法。这种婴儿气道的微型模型是利用儿科气道细胞、血管细胞和中性粒细胞(一种作为免疫系统对感染首要反应的白细胞)创建的。
使用新模型进行的研究表明，未来针对RSV的治疗应同时针对病毒及其引发的免疫反应，以确保婴儿获得最佳治疗效果。UCL大奥蒙德街儿童健康研究所的研究负责人克劳尔·史密斯(Claire Smith)博士表示："该模型使我们能够在反映婴儿气道的人类环境中观察早期免疫反应的展开并进行研究。这是动物模型通常难以捕捉的，尤其是涉及特定年龄效应时。"
史密斯作为资深作者和通讯作者，与同事在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表了他们的研究发现，论文题为"中性粒细胞髓过氧化物酶作为RSV严重程度的功能性生物标志物：对体外治疗筛选的意义"。在报告中，他们总结道："这些发现表明中性粒细胞-上皮细胞相互作用是干预的有用靶点，并支持使用生理相关的模型来加速开发既能限制免疫病理同时又保留抗病毒防御的疗法。"
RSV是婴儿和幼儿严重呼吸道感染的首要原因，每年导致全球超过300万例住院。RSV感染会引起喘息和呼吸困难，在最严重的情况下，婴儿需要进入重症监护室。尽管如此，严重RSV疾病的治疗选择仍然极为有限。作者写道："缺乏可及、有效的疗法凸显了在RSV治疗和预防方面持续进步的必要性。"
研究人员继续指出，在RSV感染期间，中性粒细胞会迅速被动员到肺部，并在针对病毒的宿主防御中发挥关键作用。然而，中性粒细胞过度浸润和活化也可能导致气道炎症、上皮损伤和疾病严重程度增加。他们建议："理解RSV感染期间中性粒细胞的行为和活化，包括它们穿过气道上皮屏障时的迁移，对于开发减轻病理性炎症同时不损害抗病毒反应的治疗策略至关重要。"
在此次报告的研究中，研究团队旨在创建一种体外模型，以重现患有RSV细支气管炎婴儿的关键临床结果。为此，他们建立了一个气液界面(ALI)系统，该系统整合了儿科气道上皮细胞、内皮细胞和成人的中性粒细胞，以模拟血液-气道屏障。他们指出："在气-液界面(ALI)培养的分化气道上皮细胞(AECs)提供了一个生理相关的平台，用于研究中性粒细胞迁移及抗病毒治疗对这一过程的影响。"为了与成人对RSV的反应进行比较，研究团队还制作了成人气道模型。
当这些模型感染RSV后，研究团队发现，与成人气道细胞相比，儿科气道细胞吸引了更多的白细胞。这种大量涌入可能会阻塞婴儿的小气道，使他们呼吸更加困难。
中性粒细胞通常在血液中循环，但在感染反应中会进入肺组织。在婴儿气道模型中，研究人员发现进入肺组织的中性粒细胞比在成人模型中更为活跃，并触发了更强的炎症反应。这种效应取决于免疫细胞物理性地穿过受感染组织，而不仅仅是对组织释放的化学信号做出反应，这使得此类模型对于研究至关重要。
结果表明，引发免疫反应并造成肺部损伤的不仅是病毒本身，还包括婴儿气道本身。UCL大奥蒙德街儿童健康研究所的首席作者玛凯拉·帕洛尔(Machaela Palor)博士表示："这些发现有助于解释为何RSV在婴儿中通常比在成人中更为严重。儿科气道在感染过程中积极塑造了免疫细胞的行为。"
研究人员测试了两种抗病毒药物(瑞德西韦和RSV604)。他们发现，两种药物都能阻止病毒繁殖，但只有RSV604还能平息过度活跃的免疫反应，降低了白细胞释放的关键炎症蛋白髓过氧化物酶(MPO)水平——高水平的MPO与婴儿更严重的RSV疾病相关。瑞德西韦对此没有效果，这表明在保护婴儿气道免受免疫反应损伤方面，并非所有抗病毒药物都同等有效。研究团队指出："虽然两种药物都降低了病毒载量，但只有RSV604减弱了MPO表达。"
研究结果表明，治疗婴儿严重RSV可能不仅需要阻止病毒——控制过度活跃的免疫反应也可能很重要。研究团队表示："该模型表明MPO可作为治疗效果的有用读数。针对中性粒细胞驱动的炎症通路可能对减轻婴儿RSV感染中的病理至关重要。"
研究人员希望他们的发现以及对RSV研究的新方法能够加速开发更适合婴儿的治疗方法。史密斯表示："我们的模型为我们提供了一次评估问题两方面的方法。我们不仅可以询问药物是否阻止了病毒，还可以了解它是否有助于控制婴儿气道中的免疫反应。这项工作强化了年龄在呼吸道感染中的重要性。了解婴儿气道如何塑造免疫反应将是设计更安全、更有效的RSV治疗方法的关键。"
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