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    Airway Muskel -on -a-Chip " simuliert Asthma beim Menschen "
    
    
    
    
    
    
  
  
  

Airway Muskel -on -a-Chip " simuliert Asthma beim Menschen "

    Forscher von der Harvard University in Cambridge , MA, haben ein Modell entwickelt , das sie sagen, genau simuliert Muskelkontraktion in der menschlichen Atemwege und bietet ein Werkzeug, um neue Medikamente zur Behandlung von Asthma zu testen entwickelt.
     Atemwegs Muskel -on- a-Chip-
    Die Forscher sagen, dass ihre Atemwege Muskel -on -a-Chip effektiv imitiert Muskelkontraktion in der menschlichen Atemwege und bietet ein Werkzeug, um neue Medikamente zur Behandlung von Asthma zu testen.
    Bildnachweis : Wyss Institut und Harvard SEAS

    Das Forschungsteam von Alexander Peyton Nesmith , Student an der Hochschule für Technik und angewandte Wissenschaften in Harvard, führte zu veröffentlichen , die Einzelheiten ihrer Gründung in der Zeitschrift Labor auf dem Chip .

    Asthma betrifft mehr als 300 Millionen Menschen weltweit und ist für jedes Jahr rund 250.000 Todesfälle verantwortlich . Es ist auch eine der Hauptursachen für Notaufnahmen und Krankenhausaufenthalt von Kindern .

    Es gibt eine Reihe von Medikamenten , die helfen, Asthmatiker zu verwalten ihren Zustand wie inhalativen Kortikosteroiden und Beta-Agonisten . Aber nach Ansicht der Forscher , sind viele dieser Medikamente sind über 50 Jahre alt. In den letzten 30 Jahren hat die Food and Drug Administration (FDA) haben nur genehmigte zwei neue Medikamente zur Behandlung von Asthma .

    "Leider bleiben viele Patienten resistent gegen diese Behandlungen und sind einem größeren Risiko für Exazerbationen ", sagen die Forscher. " Dies legt nahe, eine sich abzeichnende Notwendigkeit, die Pipeline für die Entdeckung und Validierung von Atemwegs Medikamente zu beschleunigen. "

    Nesmith und sein Team jedoch fest, dass die Entwicklung neuer Therapien zur Behandlung von Asthma ist eine Herausforderung. Neue Wirkstoffe sind in der Regel in Tiermodellen getestet, aber diese Modelle können nicht imitieren menschliche Reaktionen so die Medikamente häufig nicht in klinischen Studien. Darüber hinaus , weil die Krankheit ist spezifisch für jeden Patienten , Behandlungen, die von einer Person arbeiten kann nicht für einen anderen.

    " Daher ", sagen die Forscher , "haben wir versucht, eine robuste, funktionale , Mensch- relevanten Modell, das für das Screening von neuen Therapien gegen Asthma eingesetzt werden können . "

    A ' einfach, zuverlässig und direkt "menschliche Reaktion auf Asthma auslöst , um zu messen

    Die menschlichen Atemwege besteht aus Schichten der glatten Muskulatur , die Vertrags- und zu verringern entspannen, dann erhöhen Sie ihre Durchmesser.

    Zahlen und Fakten über Asthma in den USA

    • Asthma betrifft 1 in 12 Menschen in den USA
    • Im Jahr 2008 mehr als 50% der Menschen mit Asthma hatte einen Asthmaanfall
    • Zwischen 2008 und 2010 war Asthmaprävalenzbei Kindern höher als bei Erwachsenen .

    Erfahren Sie mehr über Asthma

    Das Team aufgebaut , was sie als " Atemwege Muskel Chip" auf einem Glassubstrat befestigt zu beschreiben.

    Der Chip besteht aus menschlichen bronchialen glatten Muskel- Dünnfilmen ( bMTFs ) gemacht . Diese bestehen aus einer unteren Schicht aus elastischem Polymer Polydimethylsiloxan ( PDMS) und einer oberen Schicht aus gentechnisch bronchialen glatten Muskel. " Wenn die Muskelschicht Verträge , die bMTF Kurven , die Verringerung der Krümmungsradius des Gewebes ", erklären die Forscher .

    Um das Modell der Wirksamkeit zu testen , führten sie ein Protein , das mit Interleukin -13 ( IL -13) , die allgemein in den Atemwegen von Patienten mit Asthma, zu finden ist. Es ist bekannt, die Reaktion der glatten Muskulatur der Allergene auszulösen. Das Team dann ein Neurotransmitter namens Acetylcholin , die Kontraktion der glatten Muskulatur bewirkt , um eine allergische Reaktion zu induzieren .

    Sie fanden heraus, dass hohe Dosen von Acetylcholin verursacht der Luftweg Muskel auf dem Chip hypercontract . Als das Team eingeführt Beta-Agonisten auf den Chip - in Inhalatoren verwendet werden, um Entzündungen der Atemwege zu reduzieren - die Atemwege Muskeln entspannt .

    Die Forscher weisen sie in der Lage, kontraktile des Muskelgewebes messen waren Stress in Reaktion auf verschiedene Arzneimitteldosen . "Unser Chip bietet eine einfache, zuverlässige und direkte Weise die menschliche Reaktion auf ein Asthma auslösen zu messen ", sagt Nesmith .

    Untersuchung zellulärer und Proteinreaktionen auf IL-13

    Nach Angaben der Forscher , ist Verdickung der glatten Muskulatur der Bronchien in der Atemwegswand ein strukturelles Merkmal von Asthma , was die Atemwege zu verengen . Mit der Atemwege Muskel Chip , wollte das Team zu sehen, ob IL-13 induziert eine solche Reaktion auf zellulärer Ebene .

    Sie fanden, dass IL-13 führte zu einer Erweiterung in glatten Muskelzellen , und darüber hinaus verändert die Organisation des Aktin- Fasern in diesen Zellen - Zellbestandteile , die eine Rolle bei der Muskelkontraktion zu spielen.

    Das Team wollte dann zu sehen, wie IL-13 verändert die Expression von RhoA Proteine ​​. Historische Forschung hat gezeigt , dass diese Proteine ​​bei der Regulierung der glatten Bronchialmuskulatur Kontraktion , aber die zugrundeliegende Mechanismus ist unklar gewesen .

    Nach der Einführung eines Medikaments , das die RhoA abzielt , genannt HA1077 , fanden die Forscher , dass es machte das Gewebe auf dem Chip , die IL-13 weniger empfindlich gegen Asthma auslöst ausgesetzt. " Dieses Ergebnis zeigt HA1077 vermindert die basale Ton unserer entwickelt bronchialen glatten Muskulatur und verhindert hypercontraction ", erklärt das Team .

    Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass HA1077 kombiniert mit einer bereits bestehenden Asthmamedikament , Isoproterenol , war wirksamer bei der Verringerung der Abhängigkeit von Asthmaauslösern als Isoproterenol allein. Das bedeutet, die Atemwege Muskel Chip bereits Versprechen bei der Identifizierung einer potenziellen neuen Asthma-Behandlung gezeigt .

    Kommentierte Schaffung des Teams , Donald Ingber , Professor oder Bioengineering an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences und Gründungsdirektor des Wyss Institut an der Universität, sagt :

    "Asthma ist eine der Top-Gründe für Ausflüge in die Notaufnahme , vor allem für Kinder, und ein großer Teil der asthmatischen Bevölkerung reagiert nicht auf die derzeit verfügbaren Behandlungen.

    Die Atemwege Muskel -on- a- Chip bietet eine wichtige und spannende neue Werkzeug für die Entdeckung neuer Therapeutika. "

    Medical News Today vor kurzem auf einer Studie detailliert die Schaffung eines elektronischen Nase , die Forscher sagen, kann gemeldet erkennen Asthma Subtypen bei Kindern .