Люди с хронической обструктивной болезнью легких, группой заболеваний легких, сильно связанных с табаком, куря, который включает эмфизему и хронический бронхит, признаки опыта включая одышку, кашель и трудность, очищающую слизь от легких. «Это – одно из заболеваний легких, которое имеет очень немногих в наличии терапия на рынке. Большинство данных наркотиков должно управлять признаками; нет никакого лечения, чтобы полностью изменить или предотвратить развитие болезни», говорит исследование первый автор Камбез Х. Бенэм.Понять, как, куря влияние маленькие воздушные трассы, поврежденные при хронической обструктивной болезни легких, исследователи сначала построили воздушную трассу легкого на чипе. «Эти устройства сделаны из прозрачной гибкой резины размером палки памяти компьютера.
Мы называем их жареным картофелем, потому что мы приспособили компьютерный чип производственные методы, чтобы создать очень маленькие полые каналы, которые мы выравниваем с живущими клетками человека», говорит ведущий автор Дональд Ингбер. Эпителиальные клетки Bronchiolar культивированы в главном канале, где воздух может передать по ним, и питаемый через нижний канал, который действует как сосудистая система. Клетки дифференцируются и специализируются на жареном картофеле, производят слизь и развивают ресницы, похожие на волосы расширения, которые бьются на концерте, чтобы выдвинуть слизь из воздушных трасс.
Подражать поведению человеческих курильщиков, что Бенэм называет «курящей топографией», исследователи построили дымящуюся машину, чтобы действовать как рот, который может взять затяжку сигареты, выдохнуть его и вдохнуть нормальный воздух в и между затяжками. Это соединяется с воздушной трассой на чипе и микрореспираторе, который действует как воздух натяжения диафрагмы и дым через чип и выставление она. Программное обеспечение определяет среди других переменных, сколько затяжек дымящаяся машина берет за сигарету и сколько дыханий между затяжками.Ingber и соавторы показали, что, когда выставлено дыму, воздушная трасса на чипе испытала изменения в путях сокращения окисления и профилях экспрессии гена, которые соответствовали найденным в человеческих курильщиках.
Используя автоматизированную обработку изображения, они также показали, что на жареном картофеле выставил дыму, ресницам в некотором ударе областей обычно, но в другом ударе областей по очень льготным тарифам, обеспечив понимание того, что происходит в легких курильщиков.Чтобы проверить многосторонность их системы, Ingber и коллеги также проверили эффекты электронных сигарет. Они нашли меньше доказательств изменений в путях сокращения окисления, но подобных изменений в образцах удара ресниц.У воздушной трассы на чипе есть явные преимущества по другим системам, используемым, чтобы изучить эффекты курения.
В пробирке исследования обычно выставляют культивируемые клетки папиросным извлечениям, введенным в жидкой форме, или при большей части использования изолировал затяжки дыма, а не переменные образцы дыма и воздушных движений тот, курильщики испытывают. Разъедающие модели ограничены различиями в дыхании физиологии, и грызуны не показывают развитие болезни человека.
Текущие клинические исследования ограничены образцами ткани, которые уже больны.Выращивая клетки на жареном картофеле, «мы можем взять чип легкого того же самого пациента и посмотреть на него прежде и после воздействия дыма, который намного более прямой путь состоит в том, чтобы спросить определенно, ‘Каков эффект ингаляции дыма на ответе легкого?’» говорит Ингбер.К далее их исследованию авторы исследования планируют развивать более тщательно продуманный жареный картофель, который включал бы другие типы клеток, которые, как находят в воздушных трассах, включая иммуноциты, более тесно подражали ответам человеческого уровня. Они также планируют использовать жареный картофель в преклинических исследованиях, чтобы определить потенциальные терапевтические цели хронической обструктивной болезни легких.
Как Бенэм говорит, «Этот тип исследования – очень высокий риск; это приносит такому количеству заинтересованных сторон, химиков, инженеров, и т.д. к столу, чтобы думать об этой модели и заняться некоторыми проблемами, которые мы имеем в здравоохранении и в обществе».