人类小airway-on-a-chip建模COPD和哮喘

一个研究小组在哈佛大学生物工程研究所利用其organ-on-a-chip技术开发一个模型的人类小气道肺部炎症性疾病,如慢性阻塞性肺疾病(COPD),全球死亡的第三大原因,和哮喘可以研究人体外。报道先进的在线12月21日自然方法,该平台允许研究人员获得新的见解疾病机制,确定新的生物标志物和测试新药的候选人。

COPD和哮喘是肺部炎症反应,可以极大地加剧了病毒和细菌感染,以及吸烟。众所周知,许多相关疾病的过程发生在进行肺的气道部分航天飞机空气和肺泡或气囊。然而,更知道如何炎症诱发不同的病理过程,如招聘循环白细胞和粘液的累积,妥协这些患者的肺部,或如何引发临床发作。

“灵感来自于我们过去工作使用organ-on-a-chip方法模型肺肺泡,我们创建了一个新的微流体模型的肺小气道,概括关键特性的哮喘和慢性阻塞性肺病前所未有的逼真度和细节。现在用这个microengineered人类的肺小气道,我们可以研究肺部炎性疾病在芯片排列在几周细胞从正常的捐赠者和患病的病人将更深入地了解疾病的机制,以及屏幕的新疗法,”医学博士,唐纳德·因格贝尔说博士,这项工作的资深作者是谁领导一个多学科小组Wyss科学家已经organ-on-chip的最前沿技术。他也是Wyss协会的创始董事,Judah Folkman的血管生物学教授哈佛医学院和波士顿儿童医院和哈佛大学的生物工程教授约翰·a·保尔森工程和应用科学学院。

要求这样的机会特别高,因为小气道炎症不能充分研究在人类患者或动物模型,到目前为止,还没有有效的治疗方法,可以停止或逆转的复杂和广泛inflammation-driven流程。

“密切模仿实际的复杂3 d细胞架构人类小航空公司,我们设计了一个微流控装置,包含一个完全成熟的人类小气道上皮细胞与不同专业类型的细胞暴露在空气中在其两个平行式微通道之一。第二频道由人类血管内皮排列我们流中包含白细胞和营养,这样生活微系统可以保持数周。然后我们建模炎症哮喘和慢性阻塞性肺病条件通过添加一个asthma-inducing免疫因素或通过设置系统在COPD患者肺上皮细胞获得,”雷米Villenave博士说,前博士后因格贝尔的组和co-first作者出版。在这两种情况下,团队不仅能够观察到高度疾病——和细胞特定类型的改变但也可能加剧他们与代理模拟病毒或细菌感染。

“这organ-on-a-chip新技术给了我们一个窗口个分子级活动的背景下人类的肺部组织。它还为我们提供了一个处理解剖贡献的特定类型的细胞和生化因素小气道疾病,包括炎症循环免疫细胞如何招募网站以及如何妥协纤毛功能有助于异常粘液清除肺部病变的病人,“说Kambez Hajipouran Benam,博士,他也是博士后工作因格贝尔,另co-first研究》一书的作者。

最后,团队提供了原理,合成小airway-on-a-chip可以用作针对疾病的药物和生物标志物发现平台。与两种不同的工业合作伙伴辉瑞和默克研究实验室,还帮助基金项目,一起支持国防高级研究项目局(DARPA), Wyss研究者表明,两种药物针对不同的炎症通路的关键分子组件可以强有力地抑制病理过程在哮喘和COPD-tailored小气道芯片。Wyss科学家还发现了一个macrophage-recruiting因素的水平提高了病毒模拟在COPD模型,可进一步研究病毒慢性阻塞性肺病加重病人的潜在生物标志物。

”这本小说的能力与细胞建立小气道芯片从个体疾病如慢性阻塞性肺病患者的立场我们和其他人现在调查遗传变异性的影响,特定的免疫细胞的数量,制药的候选人,甚至大流行性病毒在一个全新的和更个性化的方式;一个未来疗法的希望增加成功的可能性,“因格贝尔说。