Orgāns uz mikroshēmas atdarina nāvējošu plaušu stāvokli

Pētnieki pie Wyss bioloģiski iedvesmotas inženierijas institūts Hārvardas universitātē ir pierādījuši, ka viņu lung-on-a-chip tehnoloģija var atdarināt dzīvībai bīstamu plaušu stāvokli. Viņi arī ziņo, ka zinātnieki var atklāt jaunus slimības aspektus, izmantojot plaušu mikroshēmu, ko nevarētu atrast eksperimentos ar dzīvniekiem.

Laboratorijas plaušas: Šķidrums un gaiss tiek iesūknēti dažādos šīs plaušu mikroshēmas kanālos, lai atdarinātu cilvēka plaušu darbību.

The pētījums , publicēts šodien Zinātnes tulkošanas medicīna , ir pirmais galīgais pierādījums tam, ka institūta orgānus atdarinošos mikroshēmas, kas ietver zarnas, sirdi un nieres (skatiet Orgānu uzbūve uz mikroshēmas), var izmantot, lai modelētu slimību un pat pārbaudītu kandidātu zāles.

Plaušu uz mikroshēmas ierīce ir dzidrs, elastīgs īkšķa izmēra polimēra bloks, kas perforēts ar diviem maziem kanāliem, kas atdalīti ar plānu membrānu. Gaiss plūst pa vienu kanālu, kas ir izklāts ar cilvēka plaušu šūnām; barības vielām bagāts šķidrums, kas darbojas kā asins aizstājējs, plūst caur otru, kas ir izklāta ar asinsvadu šūnām. Mikroshēmai pielietots vakuums pārvieto kanālus, lai atjaunotu veidu, kā cilvēka plaušu audi fiziski izplešas un saraujas elpojot.

Pētījumā, ko vadīja Wyss institūta līdzstrādnieks Dongeun Huh, galvenā uzmanība tika pievērsta plaušu tūskai, stāvoklim, kurā šķidrums un asins recekļi piepilda plaušas. To var izraisīt sirds mazspēja, kā arī parasto vēža zāļu blakusparādības. Pētnieki injicēja vēža medikamentu asinsvadiem līdzīgā kanālā un atklāja, ka šķidrums un asins plazmas olbaltumvielas noplūda cauri membrānai gaisa kanālā, līdzīgi kā zāļu blakusparādība pacientiem.

Tas noveda pie diviem pārsteidzošiem atklājumiem, saka pētījuma līdzautore un Wyss vadošā personāla zinātniece Džeraldīna Hamiltone. Viens no tiem bija tāds, ka imūnsistēmai, kas mikroshēmā nebija pārstāvēta, nebija jāizraisa noplūdes blakusparādība, kā tika uzskatīts iepriekš. Otrkārt, komanda atklāja, ka tad, kad viņi ieslēdza vakuuma sistēmu, lai radītu elpošanai līdzīgas kustības, noplūde pasliktinājās, kas ir vēl viens nezināms plaušu tūskas aspekts.

Pētnieki arī parāda, ka GlaxoSmithKline zāļu kandidāts varētu novērst noplūdi mikroshēmu sistēmā (GSK pētnieki bija arī Wyss pētījuma līdzautori). Atsevišķā pētījums gada tajā pašā numurā Zinātnes tulkošanas medicīna, GSK pētnieki pelēm ar sirds mazspēju pierāda, ka viņu zāles var samazināt plaušu tūsku, palīdzot apstiprināt mikroshēmu sistēmu, saka Hamiltons. Viņa saka, ka patiesībā dzīvnieki būs nepieciešami klīniskai pārbaudei vēl daudzus gadus, taču tas mūs virza soli tuvāk alternatīvu atrašanai.

Ir skeptiķi. Orgānu mikroshēmām sistēmām trūkst tipiskās vides, kurai orgāns būtu pakļauts, piemēram, dažādi hormoni un citi molekulārie signāli, kas pastāvīgi tiek cirkulēti visā organisma ķermenī, saka Maikls Heivards, vadošais zinātnieks no Cranbury, New. Džersijā bāzēts dzīvības zinātņu uzņēmums Takonisks . Heivards, kurš specializējas cilvēku slimību dzīvnieku modeļu izstrādē, arī atzīmē, ka lielākā daļa slimību ir saistītas ar daudziem orgāniem, un izpratne par to, kā dažādi orgāni mijiedarbojas, lai izraisītu slimības stāvokli, būtu ārpus vienas orgānu atdarināšanas ierīces uztveres.

Hamiltons atzīst, ka gan nozare, gan regulatori vēlēsies daudz pārbaudīt orgānu mikroshēmu tehnoloģiju, pirms to izmantos kā alternatīvu dzīvniekiem, taču šodienas pētījumā ir redzami iespējamie mikroshēmu tehnoloģijas ieguvumi, viņa saka. Mēs ne tikai atdarinām klīnisko reakciju, bet arī uzzinājām kaut ko jaunu. Viņa saka, ka šis ir ieskats par ietekmi, kāda tam varētu būt uz zāļu atklāšanu un attīstību nākotnē. Jūs ne tikai varētu aizstāt dzīvnieku, bet arī gūt papildu ieskatu.

Un kādu dienu viņi var sākt risināt Heivorda un citu cilvēku bažas par viņu ierīču izolētību. Mūsu galvenais mērķis, kas ir augsts risks, ir ne tikai izstrādāt slimību modeļus, bet arī izveidot integrētu ķermeni mikroshēmā, kur mēs varam sākt saistīt šos orgānus, virzot mūs soli tuvāk tam, lai atdarinātu visu cilvēka reakciju. viņa saka.

paslēpties