心脏病在培养皿中:一个3 d模型

在美国,有人心脏病每40秒,然而研究人员没有一个模型,完全模拟发生在心脏病发作后的人类心脏。

一组调查人员在南卡罗莱纳医科大学的(音乐)和克莱姆森大学最近在一篇文章中报道自然生物医学工程他们已经开发出人类心脏瀑样直径小于1毫米,相似的生理期间发生的条件心脏病。

团队是由生物工程师应梅,博士拥有联合在音乐教师职位和克莱姆森大学。他是音乐的一部分克莱姆森生物工程项目,哪些地方克莱姆森和生物工程博士生(california音乐校园,这样他们就可以与临床医生需要工程解决方案。这篇文章的主要作者,理查兹迪伦,博士,毕业于联合项目。

“我们基本上能够三维复杂心脏病发作的性质,然后缩小成microtissue模型,”理查兹说。

瀑样三维多细胞组织是直径小于1毫米。这些瀑样,或者microtissues、功能像全尺寸同行。在这种情况下,心脏实际上瀑样跳动和合同人类的心脏所做的事。这个模型使用诱导多能干细胞,几乎像“父母细胞,“那和成熟划分为几种类型的心脏细胞相互作用和自组装形成瀑样。

传统上,生物学家在培养皿中使用细胞或动物模型,如小鼠或大鼠疾病模型研究。这些方法都有自己的缺点,瀑样模型克服了。

细胞培养皿是伟大的为学习的事细胞水平上,但它是非常不自然的细胞生长在二维平面。

动物模型是非常有用的在采取下一个步骤概括人体中会发生什么,但是瀑样,尤其是对心脏,是最接近再现什么发生在人类身上。

“老鼠和老鼠的心击败比人类快5到10倍,”理查兹解释道。“这些机制是如何工作的身体——电生理学和抽水行动是由于规模不同。”

相比之下,心脏的心脏瀑样再现人类版本和相似组织功能障碍发生后氧短缺引起的心脏病。因为它很难获得一个样品后立即发生心脏病,我们对心脏病的了解主要来自于初始氧气短缺很长时间后观察。瀑样模型填充这个空白,使可视化后立即缺氧。

“这可以帮助我们更好地理解细胞如何应对短期内,反过来,如何让为长期损害,”理查兹说瀑样模型。

这个模型也使研究人员能够测试心脏药物是否提高心脏病发作的结果。

“这可以帮助我们确定一种药物是否可以有效地防止一些损坏或氧气不足,防止有害的回应“理查兹解释道。

模型还可以提供一种方法来测试药物是否安全的一个健康的心脏病变也是安全的。这些信息可以指导医生在处方药物更适当地在先前存在的心脏病患者的心脏病。

简而言之,该模型为研究人员提供了一个了解心脏病的早期事件,他们还没有。但梅打算模型更好的包括免疫细胞。坏死细胞的免疫细胞负责清理任何由心脏病引起的,但通过这样做,他们可以确定免疫细胞在心脏组织的重组中扮演一个角色从一个氧损伤后短缺。梅实验室想研究他们如何希望防止受损的死亡,但仍居住的地区心。

梅还想检查病人的基因的影响结果。他的实验室目前正在创建瀑样细胞来自患者不同的结果。那些瀑样可以用来帮助我们更全面地了解病人的特定基因档案影响他或她的复苏。

“我们不是第一个概括细胞或者组织水平的反应。然而,我认为,我们是第一个概括器官水平的反应,”梅说。

特别注意:梅,理查兹及其合著者想把这项工作亲爱的朋友和合作者克雷格•Beeson博士,他是输给了癌症之前发表的文章。

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