Исследователи из Гарвардского университета в Кембридже, Массачусетс, развили модель, которую они говорят, точно моделирует сокращение мышцы в человеческих дыхательных путях, обеспечивая инструмент, чтобы проверить новые препараты, чтобы лечить астму.Исследователи говорят, что их мышца дыхательных путей на чипе эффективно подражает сокращению мышцы в человеческих дыхательных путях, предлагая инструмент, чтобы проверить новые препараты, чтобы лечить астму.Кредит изображения: Институт Wyss и МОРЯ ГарвардаИсследовательская группа, во главе с Александром Пейтоном Несмитом, студентом в Школе Технических и прикладных наук в Гарварде, издает детали их создания в журнале Lab на Чипе.
Астма влияет больше чем на 300 миллионов человек во всем мире и ответственна приблизительно за 250 000 смертельных случаев каждый год. Это – также главная причина посещений отделения неотложной хирургии и госпитализации среди детей.Существует много лекарств, которые могут помочь астматикам управлять своим состоянием, таким как вдохнувшие кортикостероиды и бета-агонисты.
Но по словам исследователей, многим из этих лекарств больше чем 50 лет. За прошлые 30 лет Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) только одобрило два новых препарата, чтобы лечить астму.«К сожалению, много пациентов остаются устойчивыми к этому лечению и в большем риске для обострения», говорят исследователи. «Это предлагает потребность на стадии становления ускорить трубопровод для открытия и проверки препаратов дыхательных путей».Nesmith и его команда отмечают, однако, что обнаружение нового лечения для астмы является вызывающим.
Новые кандидаты лекарственного средства обычно проверяются в моделях животных, но эти модели могут не подражать человеческим реакциям, таким образом, препараты часто терпят неудачу в клинических испытаниях. Кроме того, потому что болезнь является определенной для каждого пациента, лечение, работающее на одного человека, может не обязательно работать на другого.«Следовательно», исследователи говорят, «мы стремились развить прочную, функциональную, модель, человечески-важную, которая может использоваться для показа новых методов лечения против астмы».
‘Простой, надежный и прямой путь‘, чтобы измерить человеческую реакцию на спусковые механизмы астмыЧеловеческие дыхательные пути составлены из слоев гладкой мышцы, заключающих контракт и расслабляющихся, чтобы уменьшиться, затем увеличивающих ее диаметр.Быстрые факты об астме в США
Астма влияет на каждого 12-го человека в СШАВ 2008 больше чем у 50% людей с астмой был приступ астмыМежду 2008 и 2010, распространение астмы было выше среди детей, чем взрослые.
Узнайте больше об астмеКоманда построила то, что они описывают как «дыхательные пути мышечный чип», установленный на стеклянном субстрате.
Чип составлен из человеческих бронхиальных гладких мышечных тонких пленок (bMTFs). Они состоят из нижнего слоя упругого полидиметилсилоксана полимера (PDMS) и верхнего слоя спроектированных гладких мышц бронхов. «Когда мышечный слой заключает контракт, изгибы bMTF, уменьшая радиус искривления ткани», объясняют исследователи.
Чтобы проверить эффективность модели, они ввели белок, названный интерлейкином 13 (IL-13), обычно находящийся в дыхательных путях пациентов с астмой. Это, как известно, вызывает реакцию гладкой мышцы на аллергены. Команда тогда добавила нейромедиатор, названный ацетилхолином, вызывающим сокращение гладкой мышцы, чтобы вызвать аллергическую реакцию.
Они нашли, что большие дозы ацетилхолина заставили мышцу дыхательных путей на чипе гиперзаключать контракт. Когда команда ввела бета-агонисты чипу – используемый в ингаляторах, чтобы уменьшить воспаление дыхательных путей – смягченная мышца дыхательных путей.Исследователи отмечают, что они смогли измерить сжимающийся стресс мышечной ткани в ответ на различные дозы лекарственного средства. «Наш чип предлагает простой, надежный и прямой способ измерить человеческие реакции на спусковой механизм астмы», говорит Несмит.Исследование клеточного и белковые реакции на IL-13
По словам исследователей, утолщение гладких мышц бронхов в стене дыхательных путей является структурной особенностью астмы, заставляя дыхательные пути сузиться. Используя дыхательные пути мышечный чип, команда хотела видеть, вызвал ли IL-13 такую реакцию на клеточном уровне.Они нашли, что IL-13 вызвал расширение в гладкомышечных клетках, и кроме того, изменил организацию волокон актина в этих клетках – клеточные компоненты, играющие роль в сокращении мышцы.
Команда тогда хотела видеть, как IL-13 изменил выражение белков RhoA. Прошлое исследование указало, что эти белки вовлечены в регулирование сокращения гладких мышц бронхов, но основной механизм был неясен.После представления лекарственного средства, предназначающегося для пути RhoA, названного HA1077, исследователи нашли, что это сделало ткань на чипе, которому подвергли IL-13, менее чувствительного к спусковым механизмам астмы. «Этот результат указывает, что HA1077 уменьшает базальный тон нашей спроектированной ткани гладких мышц бронхов и предотвращает гиперсокращение», объясняет команда.Дальнейшее расследование показало, что HA1077, объединенный с уже существующим лекарством от астмы, изопротеренолом, был более эффективным при сокращении реакции на спусковые механизмы астмы, чем один только изопротеренол.
Это означает дыхательные пути, которые мышечный чип уже показал обещанию в идентификации потенциально нового лечения астмы.Комментируя создание команды, Дональд Ингбер, преподаватель или биоинженерия в Школе Гарварда Технических и прикладных наук и директоре-основателе Института Wyss в университете, говорят:«Астма является одной из главных причин поездок в отделение неотложной хирургии, особенно детей, и большой сегмент астматического населения не поддавается в настоящее время доступному лечению.
Мышца дыхательных путей на чипе обеспечивает важный и захватывающий новый инструмент для обнаружения новых терапевтических агентов." недавно сообщенный относительно исследования, детализирующего создание электронного носа, который говорят исследователи, может обнаружить подтипы астмы в детях.