科学家们正在开发先进的工具，以了解和治疗与流感等呼吸系统疾病相关的脑雾等神经系统症状。生物医学高级研究与发展管理局（BARDA）是美国卫生与公众服务部（HHS）下属的战略准备和反应管理局（ASPR）的一部分，它与罗切斯特大学的研究人员签订了一份为期三年的合同，开发一种技术，以模拟呼吸系统疾病对大脑的影响，并测试治疗药物，以预防和治疗症状。基本年的经费为240万美元，另外还有两个选择年，如果经费充分，将达710万美元。

该项目将使用微生理系统(MPS)-；带有超薄膜的小型芯片支持人体细胞的3D网络，也被称为“组织芯片”，用于模拟体外感染和治疗。这种组织芯片将包含人体肺和脑组织模型。

“这是使疾病建模和药物发现从一开始就集中在更复杂的、与人类相关的系统上的又一步，”首席研究员本杰明·米勒说，他是罗切斯特大学皮肤病学院长教授，与生物医学工程、生物化学和生物物理学、光学和材料科学联合任命。

该项目建立在罗彻斯特最近成立的屏障微生理系统转化中心（TraCe-bMPS）的基础上，该中心的工作是建立fda认证的药物开发工具，用于研究人体在对抗疾病中的屏障功能。该中心于今年早些时候在美国国立卫生研究院（National Institutes of Health） 750万美元的资助下成立。

共同研究者James McGrath是William R. Kenan Jr.生物医学工程教授和TraCe-bMPS主任，他一直在使用微生理系统来研究炎症因子通过循环进入大脑并导致损伤的机制。这项由barda资助的新项目将把McGrath的两个模块化、可批量生产的芯片连接起来，专门用于模拟不同的器官。

McGrath说：“这个项目将把这个‘大脑’芯片连接到第二个芯片的上游，第二个芯片模拟了这些有害因素的共同来源：受感染的肺部。”“我很高兴能与一个高度跨学科的罗切斯特团队和BARDA合作，开发一种科学上重要的新工具。”

与新冠病毒一样，流感等常见病毒会产生脑雾、疲劳和持久疼痛等慢性症状。该项目为探索肺和大脑之间的关系提供了一种新的方法。

罗彻斯特大学医学中心神经治疗发现中心主任、共同研究人员哈里斯·“汉迪”·格尔巴德说：“呼吸道具有通往大脑的细胞、体液和硬线路导管，是抵御人源传染病外传新出现的传染性威胁的第一道防线。”“在国家老龄化研究所的支持下，我们和我们的合作者在过去的几年里一直在研究这些机制，希望应用治疗药物来改善神经系统疾病，特别是易受这些感染的老年人。现在，拥有世界一流的芯片实验室内部专家团队，我们有独特的机会来快速跟踪我们在新型肺到大脑芯片上的研究。”

儿科、生物医学工程、药理学和生理学教授大卫·迪恩（David Dean）研究了导致急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的疾病过程，希望为这种毁灭性疾病开发新的治疗方法。

“研究这需要我们使用来自肺部的培养细胞，但几乎总是，这些细胞是自己生长和研究的，这与肺部的情况不太接近，那里有40多种不同的细胞类型共存并相互作用，使我们能够生存。因此，这是一个过于简单化的模型，”该项目的联合研究者迪恩说。“在另一个极端，我们已经使用动物模型来测试正在开发的假设和药物，但这些模型很难控制和有意义，因为有这么多不同的事情在发生，很难将反应归因于单一途径，导致系统几乎过于复杂。”

他说，这种新方法是一种双赢的解决方案，它将允许研究人员以受控的方式模拟肺部关键细胞类型之间复杂的相互作用。

David Topham，玛丽·柯伦·威尔逊和约瑟夫·张伯伦·威尔逊微生物学和免疫学教授，转化免疫学和传染病研究所所长，也将担任共同研究员，Hani Awad，唐纳德和玛丽·克拉克骨科杰出教授和生物医学工程教授，将担任顾问。该团队将与罗彻斯特大学的衍生公司photonics合作，进行中通量仪器，并与SIMPore合作开发芯片。

该项目将持续三年，到第一年结束时，该团队的目标是将组织芯片系统与免疫细胞连接起来，证明它们可以用流感感染肺部芯片，并观察大脑芯片中的炎症反应。该项目全部或部分由卫生和公众服务部提供的联邦资金支持；战略准备和反应管理；生物医学高级研究与发展管理局（BARDA），合同编号75A50124C00040。

民选官员表示支持创新技术的发展

美国参议员查尔斯·舒默：“我很高兴看到我们的研究人员在突破性的医疗创新方面处于领先地位，获得了卫生与公众服务部提供的710万美元的巨额奖励。这项投资充分说明了罗切斯特正在进行的世界级研究。通过开发模拟大脑和肺组织的微芯片，我们的科学家正在开拓新的方法来了解和对抗呼吸系统疾病及其对大脑的影响。这项前沿研究有可能彻底改变我们治疗这些疾病的方法，为更有效的治疗铺平道路，并最终挽救生命。我仍然致力于倡导联邦政府大力支持科学进步，这可以改变医疗保健的未来，改善所有人的公共卫生结果。”

美国参议员柯尔斯滕·吉利布兰德：“罗切斯特大学的研究人员在疾病建模和药物发现方面处于领先地位。这份来自卫生与公众服务部的价值710万美元的合同将帮助罗切斯特大学的研究人员开发最先进的技术来模拟呼吸系统疾病的影响，并找到预防和治疗症状的方法。我将继续争取联邦资源，以支持罗切斯特大学研究人员的创新工作。”

国会议员Joe Morelle：“罗切斯特大学继续推动医学领域的突破性研究、创新和科学进步。这一重要的联邦奖项进一步证明了他们的领导地位和无限的潜力。我祝贺他们的研究团队取得的杰出成就，这将改变我们对抗疾病的方式。”