Im Endstadium der Lungenerkrankungen, Transplantation ist manchmal die einzige praktikable therapeutische Option , aber das Organangebot ist begrenzt und Ablehnung stellt eine zusätzliche Herausforderung dar . Innovative Forschungsanstrengungen auf dem Gebiet der Geweberegeneration , darunter bahnbrechenden Entdeckungen von University of Vermont Professor für Medizin Daniel Weiss , MD, Ph.D., und Kollegen , halten Versprechen für diese Bevölkerungsgruppe , die einen geschätzten 12,7 Millionen Menschen mit chronisch-obstruktiver Lungen beinhaltet Erkrankung (COPD), die dritthäufigste Todesursache in den USA
Im vergangenen Jahr allein , Weiss und Kollegen veröffentlichten vier Artikel in Biomaterials , der führenden Fachzeitschrift Biotechnik , sowie zwei März 2014 Artikel von Erstautor Darcy Wagner , Ph.D., ein Postdoctoral Fellow arbeitet in Weiss ' Labor , Reporting ihrer Entwicklung neuer Methoden und Techniken für das Engineering Lunge bei Patienten mit COPD und Lungenfibrose .
Weiss und sein Team die Arbeit konzentriert sich auf Lungengewebe Biotechnik, die die Verwendung von einem Gerüst beinhaltet - oder Rahmen -aus Lungen von menschlichen Leichen , neue Lunge bei Patienten im Endstadium einer Krankheit Ingenieur. Genannt Dezellularisierung - - und ersetzt sie durch Stammzellen ( Rezellularisierung ) , in dem Bemühen, neue, gesunde Lunge zur Transplantation wachsen ihre Studien haben mehrere Perspektiven auf den Prozess der Strippen des Zellmaterials aus diesen Lunge untersucht.
Arbeiten in der Human- und Tiermodellenhaben Wagner, Weiss und Kollegen zahlreiche Herausforderungen im Lungengewebe Bioengineering Verfahren konfrontiert , wie die Speicherung und Sterilisation von dezellularisierten cadaveric Gerüsten und die Auswirkungen des Alters und Krankheitszustand des Spenderlungen auf diese Prozesse gerichtet.
In einer der neuesten Biomaterials Studien , berichten die Forscher über neuartige Techniken, die die Fähigkeit, Hochdurchsatz- Untersuchungen an menschlichen Lungen durchführen zu erhöhen.
"Es ist teuer und schwierig , eine gesamte menschliche Lunge auf einmal wieder zu bevölkern , und, anders als in Maus-Modellen , bedeutet dies nicht ohne weiteres erlauben die Untersuchung von mehreren Bedingungen , wie zum Beispiel Zelltypen , Wachstumsfaktoren und Umwelteinflüsse wie mechanische Dehnung - Normal Atembewegungen- , die alle betreffen wird erfolgreiche Lungen Rezellularisierung ", erklärt Weiss.
Zur Lösung dieses Problems entwickelt Wagner eine Technik zu sezieren und recellularize mehrere , kleine Segmente in einer biologischen / physiologischen Weise, die Berücksichtigung der entsprechenden dreidimensionalen Interaktion von Blutgefäßen mit Atemwege der Lunge und Luftsäcke nehmen würde .
Arbeiten mit Biomaterialien Wissenschaftler Rachel Oldinski , Ph.D., Assistant Professor für UVM -Engineering, sie weiter ein neues Verfahren unter Verwendung eines nicht-toxischen , natürliches Polymer aus Algen gewonnene , um als Beschichtung für jeden Lungensegmentvor Rezellularisierung Einsatz entwickelt. Dieses Verfahren erlaubt dem Team, selektiv injizieren neue Stammzellen in die kleinen Lungensegmentedezellularisierte unter Wahrung Gefäß- und Atemwegs Kanäle . Verwendung dieser Technik, die in einer höheren Retentions menschlicher Stammzellen in beiden Schweinen (Schwein) und Human Gerüsten resultiert , ermöglicht es, die kleine Lungensegmentezur Verwendung bei der Untersuchung der Dehnung die die Stammzelldifferenzierungzu belüften.
"Die Möglichkeit, zahlreiche Experimente mehrere Bedingungen aus einer dezellularisierten menschlichen Lunge führen und Bildschirm bietet einen Weg , um die Fortschritte bei der Fernziel der Regeneration funktionellen Lungengewebe für die Transplantation zu beschleunigen ", sagt Wagner.
Durch eine weitere neue Technik - Thermografie oder Wärmebild - Wagner und Kollegen entwickelte eine nicht-invasive und nicht-destruktive Mittel zur Überwachung der Lungengerüste" Integrität und physiologischen Eigenschaften in Echtzeit während der Dezellularisierung Prozess. Nach Wagner, könnte dieses Verfahren in einem ersten Schritt in der Beurteilung, ob die Lungen und schließlich Gerüste sind geeignet Rezellularisierung und Transplantation verwendet werden.
Die Entwicklung dieser neuen Techniken sind " ein wichtiger Schritt " auf dem Gebiet der Lungenregeneration , sagt Wagner und ihre Koautoren .
Diese Studie und Weiss " und Wagners entsprechenden Veröffentlichungen in den vergangenen 15 Monaten zeigen die positiven Auswirkungen der $ 4.260.000 National Institutes of Health Gelegenheit (NIH) Direktor für Forschung Zuschuss Weiss im Oktober 2010 erhielten im Rahmen des American Recovery and Reinvestment Act Finanzierung . Neben diesen wissenschaftlichen Leistungen , er geschmiedet starke Industrie Krawatten, als auch, und hat mehrere Patente angemeldet.
"Diese Arbeit dient als Kern für die Hilfe die Entwicklung einer robusten Bioengineering Aufwand der laufenden Stammzellaktivitätenin der Abteilung für Medizin und für die Förderung der zunehmenden gemeinsamen Bemühungen zwischen der Colleges of Medicine and Engineering parallel ", sagt Weiss.