為了開發出一種COVID-19疫苗和抗病毒藥物，科學家們首先需要了解為什麼這種病毒傳播如此容易和迅速，以及為什麼它侵入我們的身體時，我們的免疫係統幾乎沒有什麼抵抗力。

為了了解COVID-19如何進入人體以及它造成的傷害，來自加拿大國家研究理事會(NRC)、醫院和多倫多大學的研究人員正在采用一種新方法進行研究，他們利用了多倫多大學Milica Radisic、Axel Guenther和Edmond Young等人創造的鼻子、嘴巴、眼睛和肺的微小模型。

重點將是理解為什麼這種病毒能如此有效地突破人體的天然防禦，抵抗病毒和細菌的入侵，也就是所謂的上皮屏障。這些屏障--由上皮細胞緊密結合而形成--存在於我們的全身。

應用科學與工程學院化學工程和應用化學係的教授Radisic說道："通常情況下，這些上皮屏障能很好地幫助我們抵抗感染。但這種病毒已經找到了一種入侵屏障的方法。這就是我們的關注點--為什麼會這樣?"

近年來，Radisic的研究使她在開發計算機芯片心髒模型方麵取得了重要進展。這些由人體細胞製成的心髒捕捉到了真正心髒的關鍵功能。反過來，這項研究在再生心髒細胞方麵非常有效。Radisic還使用了這種芯片上的器官模型來研究空氣汙染中的納米顆粒是如何損害我們的器官的。

現在，通過創建其他人體器官的微型模型，研究人員可以詳細了解COVID-19是如何工作的。

加拿大功能性心血管組織工程研究主席Radisic說："這種方法使我們可以研究這個問題，而不必接觸人類，也不會對人造成潛在的傷害。這就是它的美麗之處。我們可以在病毒感染的早期進行研究。你不能對人類這樣做，因為一旦你知道你有COVID-19，你就已經被感染了兩個星期。有了芯片上的器官，我們可以研究COVID-19進入人體24小時內會發生什麼。"

COVID-19麵臨的一大挑戰是它是新病毒，沒有人能幸免。

她說："目前還沒有人培育出可以抵抗病毒的T細胞和B細胞，這些細胞是我們所說的'適應性免疫'的一部分。我們生來就有先天免疫。當我們被病毒入侵時，這種方法很有效。它會發現不屬於你身體的東西，並試圖把它清理幹淨。"

Radisic說，肺芯片將使研究小組能夠研究免疫係統對COVID-19的先天早期反應。

一旦這些模型利用商業上可用的細胞係建立起來，為芯片上器官的人體細胞將由團隊成員Tereza Martinu(呼吸學)和Ana Konvalinka(腎髒學)提供，他們來自多倫多大學衛生網絡和醫學院。這種活病毒將從麥克馬斯特大學(McMaster University)病理學和分子醫學研究員Karen Mossman那裏獲得。Mossman與桑尼布魯克醫學中心的科學家Samira Mubareka 和Robert Kozak一起參與了分離病毒的工作。

"Karen有活病毒，所以我們會給她植入芯片，她會在一個特殊的三級設施中感染這些器官，"Radisic說。

該小組還將試驗"Powerblade"技術，蒙特利爾的NRC正在使用該技術測試執行太空任務的宇航員的血液。研究小組將重新利用它來檢測COVID-19在患者到達醫院時進行檢測的潛力。

Radisic說："一旦我們確定哪些分子是COVID-19嚴重病例的生物標記，Powerblade就可以在現場識別這些分子。然後，衛生保健提供者就會知道你的先天免疫係統是如何反應的，以及病毒是否嚴重。COVID-19的問題在於它的惡化速度很快。你前一分鍾看起來還不錯，但突然間，你就有大麻煩了。所以，盡早得到標記是很重要的。"