Araştırmacılar, çip üzerinde gelişmiş akciğer yaratıyor

0
172

İkinci nesil akciğer çip üzerinde hasta hücre kültürlerinin immün boyanması. Kredi: Pauline Zamprogno, ARTORG Biyoloji Mühendisliği Araştırma Merkezi

Akciğer, temel işlevi gaz alışverişi yapmak olan karmaşık bir organdır. İnsan vücudundaki en büyük organdır ve tüm organların oksijenlenmesinde anahtar rol oynar. Yapısı, hücresel bileşimi ve dinamik mikro ortamı nedeniyle in vitro taklit etmek zordur.

Olivier Guenat başkanlığındaki ARTORG Biyomedikal Mühendisliği Araştırma Merkezi’nin uzman bir laboratuvarı, 10 yılı aşkın bir süredir akciğer ve hastalıklarının modellenmesine odaklanan çip üzerinde organ adı verilen yeni nesil in vitro modeller geliştirdi. Akciğerin temel özelliklerini sergileyen ilk başarılı bir chip-on-chip sisteminden sonra, Organs-on-Chip (OOC) Technologies laboratuvarı, Helmholtz Enfeksiyon Merkezi ile işbirliği içinde tamamen biyolojik bir yeni nesil çip üzerinde akciğer geliştirdi. Almanya’da Araştırma ve Inselspital’de Göğüs Cerrahisi ve Pnömoloji Bölümleri.

Tamamen biyolojik olarak parçalanabilen yaşam boyu hava-kan bariyeri

Doktorası için yeni modeli geliştiren Pauline Zamprogno. OOC’deki tezi, özelliklerini özetliyor: “Yeni çip üzerinde akciğer, in vivo benzeri boyutlara sahip bir dizi alveol üretiyor. Akciğerde doğal olarak bulunan moleküllerle yapılan ince, gerilebilir bir zara dayanıyor: kolajen ve elastin . Membran stabildir, haftalarca her iki tarafta kültürlenebilir, biyolojik olarak parçalanabilir ve elastik özellikleri, hücreleri mekanik olarak gererek solunum hareketlerini taklit etmeye izin verir. “

Ekip tarafından Olivier Guenat çevresinde inşa edilen ilk neslin aksine, geliştirilen sistem akciğer hücre dışı matrisinin (ECM) önemli yönlerini yeniden üretir: Bileşimi (ECM proteinlerinden yapılan hücreler desteği), yapısı (alveol dizisi) in vivo + fiber yapısında bulunanlara benzer boyutta) ve özellikleri (biyolojik olarak parçalanabilirlik, IPF veya KOAH gibi akciğer hastalıkları sırasında bariyerin yeniden şekillenmesini araştırmanın önemli bir yönü). Ek olarak, imalat süreci basittir ve birinci nesil çip üzerinde akciğerden elde edilen polidimetilsiloksan gerilebilir gözenekli membrandan daha az zahmetlidir.

Geniş potansiyel klinik uygulamalar

Araştırma için yeni çip üzerinde kültürlenecek hücreler şu anda Inselspital Göğüs Cerrahisi Bölümü’nde akciğer rezeksiyonu yapılan kanser hastalarından elde ediliyor. Bölüm Başkanı Ralph Schmid, sistemde çifte bir avantaj görüyor: “İkinci nesil çip üzerinde akciğer, sağlıklı veya hastalıklı akciğer alveolar hücreleri ile tohumlanabilir. Bu, klinisyenlere hem akciğer fizyolojisini daha iyi anlama hem de ilaç taraması ve ayrıca potansiyel olarak hassas tıp için, belirli bir hastaya yardımcı olmak için en iyi potansiyele sahip spesifik tedaviyi belirleme. “

Inselspital’de Pnömoloji Bölümü Başkanı Thomas Geiser, “Bu tür zarlar için uygulamalar, temel bilim araştırmalarından akciğer işlevselliklerine ve patolojilerine, yeni yolların belirlenmesine ve potansiyel yeni tedavilerin daha verimli bir şekilde keşfedilmesine kadar geniş kapsamlı” diyor ve Insel Gruppe Eğitim ve Araştırma Direktörü.

Araştırmada hayvan modellerine güçlü bir alternatif

Ek bir artı olarak, yeni akciğer çipi, hayvan modellerine dayalı pnömolojik araştırma ihtiyacını azaltabilir. Olivier Guenat, “Kemirgenler üzerinde klinik öncesi modellerde başarılı bir şekilde test edilen birçok umut vaat eden ilaç adayı, insanlarda test edildiğinde türler arasındaki farklılıklar ve bir akciğer hastalığının ifadesi açısından başarısız oldu” diye açıklıyor Olivier Guenat. “Bu nedenle, uzun vadede, hayvan testlerini azaltmayı ve modelleri belirli hastalara göre uyarlama olasılığıyla (kendi hücreleriyle çip üzerinde organları tohumlayarak) ilaç taraması için daha hastayla ilgili sistemler sağlamayı hedefliyoruz.”

Yeni biyolojik akciğer çipi, Pauline Zamprogno ve OOC Technologies grubundan meslektaşları tarafından, kronik bir akciğer hastalığı olan idiyopatik pulmoner fibrozlu (IPF) bir akciğeri taklit etmek için daha da geliştirilecek ve akciğer dokusunda ilerleyici skarlaşmaya yol açacaktır. İsviçre 3R Yetkinlik Merkezi (3RCC) tarafından finanse edilen bir araştırma projesi çerçevesi. “Yeni projem biyolojik membrana dayalı bir çip üzerinde IPF modelinin geliştirilmesinden oluşuyor. Şimdiye kadar sağlıklı bir hava-kan bariyeri geliştirdik. Şimdi bunu gerçek bir biyolojik soruyu araştırmak için kullanma zamanı” diyor. Zamprogno.

ARTORG Center’ın Organ-On-Chip Technologies araştırma grubu

ARTORG Biyomedikal Mühendisliği Araştırma Merkezi’nin bu uzman grubu, İnselspital Göğüs Hastalıkları ve Göğüs Cerrahisi Departmanları ile işbirliği içinde akciğer ve hastalıklarına odaklanan çip üzerinde organlar geliştirir. Grup mühendisliği, özellikle mikroakışkanlar ve mikrofabrikasyon, hücre biyolojisi ve doku mühendisliği yöntemleri, malzeme bilimleri ve tıbbı birleştirir.

Çipte nefes alan akciğerle ilgili ilk geliştirmeleri, preklinik araştırmalarda devrim yaratmak amacıyla yeni kurulan AlevoliX ile işbirliği içinde daha da geliştirildi. Son zamanlarda grup, akciğerin hava-kan bariyerini yeniden oluşturmaya odaklanan tamamen biyolojik bir ikinci nesil çip üzerinde akciğer geliştirdi. İkinci bir araştırma yönü, fonksiyonel bir akciğer mikro damar sistemi geliştirmeyi amaçlamaktadır. Burada, akciğer endotel hücreleri, mikro mühendisliği yapılmış bir ortamda tohumlanır ve burada, sadece birkaç on mikrometre çapında perfüze edilebilir ve kasılabilen mikrodamarlardan oluşan bir ağ oluşturmak için kendi kendilerine bir araya gelirler.

Farmasötik uygulamaların yanı sıra, çip üzerindeki organların, en iyi tedaviyi uyarlamak için hastanın kendi hücrelerini test etmek için hassas tıpta kullanılma potansiyeline sahip olduğu görülüyor. Dahası, bu tür sistemler tıp ve yaşam bilimleri araştırmalarında hayvanlar üzerinde yapılan testleri azaltmada önemli bir potansiyele sahiptir. OOC grubu, Bern Üniversitesi, Bern Üniversite Hastanesi ve ötesinde bilim adamlarına mikroakışkan cihazlar ve çipler üzerinde organları test etmek için bir altyapı ve ekipman sağlayan Organs-on-Chip Facility’yi işletmektedir.

Çipte akciğer, pulmoner fibrozu simüle eder Daha fazla bilgi: Pauline Zamprogno ve diğerleri, Biyolojik bir zar ile yapılmış bir dizi gerilebilir alveol içeren ikinci nesil çip üzerinde akciğer, İletişim Biyolojisi (2021). DOI: 10.1038 / s42003-021-01695-0 Bern Üniversitesi tarafından sağlanmıştır

Atıf: Araştırmacılar, 8 Şubat 2021’de https://medicalxpress.com/news/2021-02-sophisticated-lung-on-chip.html adresinden alınan gelişmiş chip-on-chip yaratıyor (2021, 8 Şubat)

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz