Хроническая обструктивная болезнь легких и астма – подстрекательские реакции в легком, которое может быть существенно усилено вирусными и бактериальными инфекциями, а также курением. Известно, что многие процессы сопутствующего заболевания происходят в разделах воздушной трассы проведения легкого что воздух шаттла к и от воздушных мешочков или альвеол. Однако намного меньше известен о том, как воспламенение вызывает отличные патологические процессы, такие как вербовка распространения лейкоцитов и накопления слизи, которые ставят под угрозу легкие этих пациентов, или как вызваны клинические усиления.
«Вдохновленный нашей прошлой работой, используя орган на чипе приближаются, чтобы смоделировать альвеолу легкого, мы создали новую микрожидкую модель легкого маленькая воздушная трасса, которая резюмирует критические особенности астмы и хронической обструктивной болезни легких с беспрецедентной преданностью и деталью. Теперь с этим микроспроектированным человеческим легким маленькая воздушная трасса, мы можем изучить воспалительные заболевания легкого за несколько недель в жареном картофеле, выровненном клетками и от нормальных дарителей и от больных пациентов, чтобы получить лучшее понимание механизмов болезни, а также экрана для новой терапии», сказал Дональд Ингбер, Доктор медицины, доктор философии, ведущий автор на этой работе, который возглавляет мультидисциплинарную команду ученых Wyss, которая была в центре органа на технологии изготовления микросхем.
Он – также Директор-основатель Института Wyss, профессор Джуды Фолкмена Сосудистой Биологии в Медицинской школе Гарварда и Бостоне Детская Больница и профессор Биоинженерии в Школе Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук.Требование таких возможностей особенно высоко, так как маленькое воспламенение воздушной трассы не может быть соответственно изучено в человеческих пациентах или моделях животных и, до настоящего времени, нет никаких эффективных методов лечения, которые могут остановить или полностью изменить сложные и широко распространенные управляемые воспламенением процессы.
«Чтобы тесно подражать сложной 3D клеточной архитектуре фактических человеческих маленьких воздушных трасс, мы проектировали микрожидкое устройство, которое содержит полностью зрелый человеческий маленький эпителий дыхательных путей с различными специализированными типами клетки, подвергнутыми воздействию воздуха в одном из ее двух параллельных микроканалов. Второй канал выровнен человеческим сосудистым эндотелием, в котором мы течем средние содержащий лейкоциты и питательные вещества так, чтобы микросистема проживания могла сохраняться за недели. Мы тогда смоделировали подстрекательские условия астмы и хронической обструктивной болезни легких, добавив вызывающий астму свободный фактор или настроив систему с эпителиальными клетками легкого, полученными от пациентов с хронической обструктивной болезнью легких», сказал Реми Вилленэйв, доктор философии, бывший постдокторант в группе Ингбера и co-first автор на публикации.
В обоих случаях команда не только смогла наблюдать высоко болезнь – и клетка определенные для типа изменения, но могла также усилить их с агентами, моделирующими вирусную или бактериальную инфекцию.«Этот новый орган на технологии изготовления микросхем дает нам окно на действиях молекулярного масштаба в контексте живущей человеческой ткани легкого.
Это также предоставляет нам ручку, чтобы анализировать вклады определенных типов клетки и биохимических факторов к маленьким болезням воздушной трассы, включая то, как обращающиеся иммуноциты приняты на работу на места воспламенения и как поставившая под угрозу функция ресниц способствует неправильному разрешению слизи в легких больных пациентов», сказал Камбез Хэджипурэн Бенэм, доктор философии, который также является постдокторантом, работающим с Ingber и другим co-first автором исследования.Наконец, команда обеспечила доказательство принципа, что синтетическая маленькая воздушная трасса на чипе может быть использована как платформа открытия для определенных для болезни наркотиков и биомаркеров. В сотрудничестве с двумя различными промышленными партнерами – Pfizer и Научно-исследовательскими лабораториями Мерка – кто также помог финансировать проект, вместе с поддержкой со стороны Defense Advanced Research Project Agency (DARPA), исследователи Wyss показали, что два наркотика, предназначающиеся для различных ключевых молекулярных компонентов подстрекательских путей, могут мощно подавить патологические процессы при астме и скроенном хронической обструктивной болезнью легких маленьком жареном картофеле воздушной трассы. Ученые Wyss также выявили принимающий на работу макрофаг фактор, уровни которого подняты вирусным имитатором в модели COPD и который может быть далее исследован как потенциальный определенный биомаркер для вирусных усилений хронической обструктивной болезни легких.
«Эта новая способность построить маленький жареный картофель воздушной трассы с клетками от отдельных пациентов с болезнями как хроническая обструктивная болезнь легких помещает нас и других теперь, чтобы исследовать эффекты генетической изменчивости, определенного населения иммуноцита, фармацевтических кандидатов и даже пандемических вирусов совершенно новым и более персонализированным способом; тот, который, надо надеяться, увеличит вероятность успеха будущей терапии», сказал Ингбер.