Harvard Wissenschaftler Stammzellen und " Orgel -on -a-Chip " -Technologien zu wachsen, zum ersten Mal zusammengeführt , die Funktionsweise menschlicher Durchführung eine erbliche Herzkreislauferkrankungen Herzgewebe . Die Forschung scheint, ein großer Schritt nach vorn für die personalisierte Medizin sein, wie es funktioniert Beweis dafür, dass ein Stück , die bestimmte genetische Erkrankung eines Patienten Gewebe im Labor repliziert werden.
Das Werk , in Nature Medicine veröffentlicht wurde, ist das Ergebnis einer gemeinsamen Anstrengung an denen Wissenschaftler von der Harvard Stem Cell Institute , die Wyss Institut für Biologisch inspirierte Technik, Boston Kinderkrankenhaus, die Harvard School of Engineering and Applied Sciences , und der Harvard Medical School . Es vereint die Organe -on- Chips " Know-how von Kevin Kit Parker , PhD, und Stammzellen und klinische Erkenntnisse von William Pu , MD.
Mit ihrem interdisziplinären Ansatz modelliert die Ermittler das Herzkreislauferkrankungen Barth -Syndrom, eine seltene X-chromosomal Herzerkrankung , die durch Mutation eines einzelnen Gens namens Tafazzin oder TAZ verursacht . Die Krankheit , die derzeit nicht behandelbar ist , in erster Linie wird bei Jungen , und ist mit einer Reihe von Symptomen beeinflussen Herz- und Skelettmuskelfunktion.
Die Forscher nahmen Hautzellen von zwei Barth -Syndrom-Patienten , und manipuliert die Zellen zu Stammzellen, die dieser Patienten TAZ Mutationen durchgeführt werden . Anstelle der Verwendung der Stammzellen zu einzelnen Herzzellen in einer Schale zu erzeugen , wurden die Zellen auf Chips mit menschlichen extrazellulären Matrixproteinen , die ihrer natürlichen Umgebung zu imitieren ausgekleidet gewachsen , trickst die Zellen in sich zusammen , wie sie würden, wenn sie einen kranken menschlichen Herzens bilden . Das erkrankte Gewebe entwickelt Vertrag sehr schwach , wie es der Herzmuskel in Barth -Syndrom-Patienten gesehen .
Die Forscher dann verwendet Genom Bearbeitung - eine Technik, die von Harvard Mitarbeiter George Church , PhD Pionierarbeit - zu TAZ in normalen Zellen mutieren , die bestätigt, dass diese Mutation ist ausreichend, um schwache Kontraktion in der technisch hergestellte Gewebe verursachen. Andererseitsliefert die TAZ Genprodukts an erkranktem Gewebe im Labor korrigiert die kontraktile Defekt , wodurch die erste Gewebebasierten Modell der Korrektur einer genetischen Herzkrankheit .
" Es ist nicht wirklich die Bedeutung der genetische Mutation einer einzelnen Zelle zu verstehen , bis Sie einen großen Teil der Orgel zu bauen und zu sehen , wie es funktioniert oder nicht funktioniert ", sagte Parker, der über ein Jahrzehnt damit verbracht hat, arbeiten die Organe -on Technologie -Chips . " Im Fall der Zellen von Patienten mit Barth Syndrom gewachsen , sahen wir viel schwächer Kontraktionen und unregelmäßigen Gewebe Montage. Die Möglichkeit, die Krankheit aus einer einzigen Zelle zu modellieren bis hin zu Herzgewebe , ich denke, das ist ein großer Fortschritt . "
Außerdem fanden die Forscher heraus , dass die TAZ Mutation arbeitet derart , um die normale Aktivität der Mitochondrien stören häufig die Kraftwerke der Zelle für ihre Rolle bei der Bereitstellung von Energie bezeichnet. Allerdings ist die Mutation nicht zu der Gesamtenergieversorgungder Zellen zu beeinflussen. In was könnte eine neu identifizierte Funktion für Mitochondrien sein , die Forscher beschreiben, eine direkte Verbindung zwischen der Mitochondrienfunktion und die Fähigkeit einer Herzzelle , sich in einer Weise, die es ermöglicht , sich zusammenzuziehen bauen.
" Die TAZ Mutation macht Barth Syndrom Zellen produzieren eine überschüssige Menge an reaktiven Sauerstoffspezies oder ROS - ein normales Nebenprodukt der Zellstoffwechsel von Mitochondrien freigesetzt - was nicht als ein wichtiger Teil dieser Krankheit anerkannt worden war ", sagte Pu , der Patienten betreut mit der Erkrankung .
"Wir haben gezeigt , dass zumindest im Labor , wenn Sie die übermäßige ROS-Produktion zu löschen , dann können Kontraktionsfunktion wiederherstellen können , " Pu aufgenommen. " Nun, ob das kann in einem Tiermodell oder erreicht werden kann ein Patient ist eine andere Geschichte , aber wenn das getan werden könnte , wäre es eine neue therapeutische Winkel schlagen . "
Sein Team versucht nun, dieses Ergebnis , indem Sie ROS Therapie und Gen -Ersatz-Therapie im Tiermodell der Barth -Syndrom zu übersetzen , um zu sehen , wenn etwas könnte möglicherweise helfen, menschliche Patienten . Zur gleichen Zeit werden die Wissenschaftler mit ihren menschlichen " Herzkrankheit -on -a- Chip " als Testplattform für Drogen , die möglicherweise in der Erprobung sind oder bereits genehmigt , die nützlich , um die Störung zu behandeln sein könnte .
"Wir haben versucht , mehrere Nadeln auf einmal Faden und es sich gelohnt ", sagte Parker. "Ich fühle , dass die Technologie, die wir Rüstungsindustrie und universitäre Forscher mit den Werkzeugen , die sie benötigen , um nach dieser Krankheit gehen habe. "
Sowohl Parker und Pu , der zum ersten Mal über die Zusammenarbeit bei einer Konferenz in Stockholm 2012 gutschreiben ihre Partnerschaft und wissenschaftliche consilience für den Erfolg dieser Forschung . Parker behauptet, dass die Organe -on- Chips " Technologie, die ein Flaggschiff der seinem Labor hat nur so schnell und auch wegen der hohen Qualität der Pu -Patienten stammenden Herzzellen funktioniert.
"Als wir zum ersten Mal diese Zellen auf dem Chip , Megan , eine der gemeinsamen ersten Autoren , getextet mich " das funktioniert '", erinnert er sich. "Wir dachten, wir würden eine viel härtere Kampf zu haben."
"Wenn ich gefragt, was ist das Besondere an als an der Harvard , habe ich immer bringen diese Geschichte ", sagte Pu . " Die vielfältige Reihe von Personen und modernster Technik zur Verfügung an der Harvard sicherlich machte diese Studie möglich ist. "