211service.com
Organ-on-a-Chip bootst dodelijke longaandoening na
Onderzoekers aan de Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering aan de Harvard University hebben aangetoond dat hun lung-on-a-chip-technologie een levensbedreigende longaandoening kan nabootsen. Ze melden ook dat wetenschappers nieuwe aspecten van de ziekte kunnen ontdekken met behulp van de longchip die niet zou worden gevonden met dierproeven.
Laboratorium longen: Vloeistof en lucht worden in de verschillende kanalen van deze lung-on-a-chip gepompt om de menselijke longfunctie na te bootsen
De studie , gepubliceerd in de . van vandaag Wetenschap Translationele geneeskunde , is de eerste definitieve demonstratie dat de orgaan-nabootsende chips van het instituut, waaronder een darm, een hart en een nier (zie Een orgaan op een chip bouwen), kunnen worden gebruikt om een ziekte te modelleren en zelfs om kandidaat-geneesmiddelen te testen.
Het lung-on-a-chip-apparaat is een helder, flexibel blok polymeer ter grootte van een duim, geperforeerd door twee minuscule kanaaltjes, gescheiden door een dun membraan. Lucht stroomt door één kanaal, dat is bekleed met menselijke longcellen; een voedingsrijke vloeistof die als bloedvervanger fungeert, stroomt door de andere, die is bekleed met bloedvatcellen. Een vacuüm dat op de chip wordt aangebracht, beweegt de kanalen om de manier te herscheppen waarop menselijke longweefsels fysiek uitzetten en samentrekken tijdens het ademen.
De studie, geleid door Wyss Institute-collega Dongeun Huh, was gericht op longoedeem, een aandoening waarbij vocht en bloedstolsels de longen vullen. Het kan worden veroorzaakt door hartfalen en door de bijwerkingen van een veelvoorkomend kankermedicijn. De onderzoekers injecteerden het kankermedicijn in het bloedvatachtige kanaal en ontdekten dat vloeistof en bloedplasma-eiwitten over het membraan in het luchtkanaal lekten, vergelijkbaar met de bijwerking van het medicijn bij patiënten.
Dit leidde tot twee verrassende ontdekkingen, zegt co-auteur van het onderzoek en Wyss-hoofdwetenschapper Geraldine Hamilton. Een daarvan was dat het immuunsysteem, dat niet in de chip was vertegenwoordigd, niet nodig was om de lekkage-bijwerking te veroorzaken, zoals eerder werd gedacht. Ten tweede ontdekte het team dat wanneer ze het vacuümsysteem aanzetten om ademhalingsachtige bewegingen te creëren, de lekkage verergerde, een ander onbekend aspect van longoedeem.
De onderzoekers laten ook zien dat een kandidaat-geneesmiddel van GlaxoSmithKline de lekkage in het chipsysteem zou kunnen voorkomen (GSK-onderzoekers waren ook co-auteurs van de Wyss-studie). in een aparte studie in hetzelfde nummer van Wetenschap Vertaling Geneeskunde, GSK-onderzoekers demonstreren bij muizen met hartfalen dat hun medicijn longoedeem kan verminderen, waardoor het chipsysteem wordt gevalideerd, zegt Hamilton. De realiteit is dat dieren nog vele jaren nodig zullen zijn voor klinische tests, maar dit brengt ons een stap dichter bij het vinden van alternatieven, zegt ze.
Er zijn sceptici. Organ-on-chip-systemen missen de typische omgeving waaraan een orgaan zou worden blootgesteld, zoals de verschillende hormonen en andere moleculaire signalen die constant door het lichaam van een organisme worden verspreid, zegt Michael Hayward, een hoofdwetenschapper bij Cranbury, New York. in Jersey gevestigd life sciences bedrijf Taconic . Hayward, die gespecialiseerd is in het ontwikkelen van diermodellen van ziekten bij de mens, merkt ook op dat bij de meeste ziekten veel organen betrokken zijn, en begrijpen hoe verschillende organen op elkaar inwerken om een ziektetoestand te veroorzaken, zou buiten het bereik zijn van een enkel orgaan-nabootsend apparaat.
Hamilton erkent dat zowel de industrie als de regelgevers veel validatie van de organ-on-chip-technologie zullen willen voordat deze als alternatief voor dieren wordt gebruikt, maar de potentiële voordelen van de chiptechnologie zijn duidelijk in het onderzoek van vandaag, zegt ze. We bootsen niet alleen de klinische respons na, maar we ontdekten ook iets nieuws. Dit is een glimp van de effecten die dit zou kunnen hebben op de ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen in de toekomst, zegt ze. Je zou niet alleen het dier kunnen vervangen, maar je krijgt ook meer inzicht.
En op een dag kunnen ze de zorgen van Hayward en anderen over de geïsoleerde aard van hun apparaten aanpakken. Ons uiteindelijke doel, met een hoog risico, is niet alleen om ziektemodellen te ontwikkelen, maar om een geïntegreerde body-on-a-chip te ontwikkelen, waar we deze organen kunnen gaan koppelen, waardoor we een stap dichter bij het nabootsen van de hele menselijke reactie komen, ze zegt.