Ενώ είναι γνωστό ότι το κάπνισμα αποτελεί σημαντική αιτία νόσων των πνευμόνων, και βασικό παράγοντα όξυνσης για τους ασθενείς που πάσχουν από χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ). Μέχρι σήμερα δεν κατέστη δυνατή η αποτελεσματική μοντελοποίηση στις δηλητηριώδεις επιπτώσεις του στους ανθρώπινους πνεύμονες υπό συνθήκες φυσιολογικής αναπνοής.
Σε ένα άρθρο, μια διεπιστημονική ομάδα στο Ινστιτούτο Wyss περιγράφει ένα μηχανικό όργανο που μπορεί να «αναπνέει» σαν άνθρωπος, και στη συνέχεια να μεταφέρει τον καπνό σε τεχνητά μικρά όργανα με επένδυση από ανθρώπινα μικρά κύτταρα του πνεύμονα και των αεραγωγών. Ένας κοίλος μικροδίαυλος είναι επενδεδυμένος με κύτταρα ανθρώπινου βρογχικού επιθηλίου (που λαμβάνεται από ασθενείς με ΧΑΠ ή υγιή άτομα) και με δίκτυο μικροκυκλοφορίας, όπου η διεπαφή αέρος-και υγρού είναι παρόμοια με εκείνη που υπάρχει στους πραγματικούς αεραγωγούς των πνευμόνων. Το ολοκληρωμένο σύστημα καπνίσματος επιτρέπει την καλύτερη κατανόηση των επιπτώσεων του καπνού και θα μπορούσε να διευκολύνει την ανακάλυψη πιο ακριβών βιοδεικτών και νέων θεραπευτικών στόχων. Ο καπνός του τσιγάρου επιδεινώνει τη ΧΑΠ, τη μέχρι στιγμής μη αναστρέψιμη φλεγμονώδη νόσο των μικρών αεραγωγών των πνευμόνων, αλλά οι ερευνητές δεν διαθέτουν ακριβή μοντέλα της νόσου. Τα κλασικά συστήματα καλλιέργειας με ανθρώπινα μικρά κύτταρα των αεραγωγών δεν είναι σε θέση να αναπαράγουν τις αναπνευστικές κινήσεις του πνεύμονα και συνήθως χρησιμοποιούνται πειραματόζωα, τα οποία δεν μπορούν να απεικονίσουν το ανθρώπινο κάπνισμα επειδή αναπνέουν μέσα από τη μύτη τους, και οι φλεγμονώδεις αντιδράσεις τους διαφέρουν από εκείνες στον άνθρωπο. Επιπλέον, οι ανθρώπινες κλινικές μελέτες έχουν αποκαλύψει μεγάλη μεταβλητότητα στις φυσιολογικές και βιοχημικές αντιδράσεις μεταξύ των ασθενών, και συνήθως δεν επιτρέπουν άμεσες συγκρίσεις της έκθεσης έναντι της μη έκθεσης στο ίδιο άτομο. «Η συσκευή μας επιτρέπει για πρώτη φορά να συγκρίνουμε τις αποκρίσεις των ανθρώπινων μικρών ιστών των αεραγωγών, τόσο σε φυσιολογικά άτομα και σε ασθενείς με ΧΑΠ, πριν και μετά από την έκθεση στον καπνό του τσιγάρου μέσω φυσιολογικής αναπνοής έξω από το ανθρώπινο σώμα. Μπορούμε τώρα να αρχίσουμε να αποκρυπτογραφούμε τους οποίους τύπους κυττάρου, τις κυτταρικές λειτουργίες και τα γονίδια που συμβάλλουν στις βλάβες που προκαλούνται από τον καπνό στο φυσιολογικό πνεύμονα, καθώς και κατά τη διάρκεια των παροξύνσεων της ΧΑΠ σε μεμονωμένους ασθενείς.