Gesundheit

Die menschliche Bauchspeicheldrüse, die auf einem chip eröffnet neue Möglichkeiten für das studieren von Krankheit: Organoids gewachsen in mikrofluidischen Gerät kann helfen, die cf-Patienten mit diabetes

Wissenschaftler erstellt, menschliche Bauchspeicheldrüse, die auf einem chip, der Ihnen erlaubt, zu identifizieren, die mögliche Ursache eines häufigen und tödlichen Komplikation der zystischer Fibrose (CF) genannt CF-Bezogene Diabetes, oder CFRD.

Kann es möglich sein, auch die kleinen zwei-Kammer-Gerät, das mit biotechnologisch hergestellten menschlichen Pankreas-organoids zur Untersuchung der Ursachen von non-CF-Erkrankungen wie Typ-1-und-2-diabetes, nach Ansicht der Forscher an Cincinnati Children ‚ s Hospital Medical Center, die Forschungsergebnisse in „Nature Communications“.

Doch zunächst wollen die Wissenschaftler überprüfen, ob Ihre Gerät kann helfen, Menschen mit CF — eine genetische Lungenerkrankungen verursacht durch eine mutation des CFTR-Gens. Die mutation führt zu einer Wasser-und Salz-Ungleichgewicht auf Zelle Oberflächen, verstopft die Lunge des Gegners mit dicken Schleim.

Als Menschen mit CF, die älter werden, werden Sie zunehmend zur Gefahr für CFRD, nach Anjaparavanda Naren, PhD, der die Studie principal investigator und Direktor des Cystic Fibrosis Research Center (Abteilung für Pneumologie). Schlimmer noch ist, dass es bis jetzt noch nicht ein effektiver Weg, um Studie CFRD im Labor auf der Suche nach besseren Behandlungen.

„Maus-Modelle von CF nicht treu neu CF-Bezogene Diabetes im Labor, und es war nicht möglich zu untersuchen, die Krankheit in die Tiefe konnten wir in dieser Studie,“ sagte Naren. „Unsere Technologie ähnelt der menschlichen Bauchspeicheldrüse und möglicherweise kann uns helfen, therapeutische Maßnahmen zur Steuerung der Glukose-Ungleichgewicht bei Menschen mit CF, die mit erhöhter Krankheit und Tod.“

Die in-vitro-chip-Technologie kann verwendet werden, um zu studieren CFRD und Glukose-Ungleichgewicht in bestimmten Einzelpersonen mit der Bedingung, das Potenzial für die Diagnose verschiedener Krankheitserscheinungen auf einer sehr persönlichen basis. Der chip kann helfen assay-Variabilität der glucose-Maßnahmen von verschiedenen Personen bestimmen, die Korrelation der glucose-Level mit der CFTR-mutation-Typ und test-klein-Molekül-Interventionen.

Chipping Entfernt an CFTR-Rätsel

Obwohl die Mutationen des CFTR-Gens sind bekannt, die Ursache der zystischen Fibrose, seine Rolle in der CFRD ist unklar. Um diese Frage zu beantworten, haben die Forscher begonnen, durch die Isolation von pankreatischen ductal epithelial-Zellen und Pankreas-Inseln gespendet von chirurgischen Patienten.

Das duktale organoids kultiviert wurden, die in einem transparenten zwei-Kammer genannt ein Mikro?uidic Gerät, die enthalten spezifische biochemische Lösungen zu generieren, die Pankreas-on-a-chip. Duktale Epithelzellen wurden kultiviert in der oberen Kammer und Pankreas-Inselzellen wurden in die untere Kammer, getrennt durch eine dünne Schicht der porösen Membran, die erlaubt, die verschiedenen Kammern zu interagieren.

Die Zellen wuchs und in drei-dimensionalen Pankreas-Organe, die nachgeahmt Zelle-zu-Zelle-Kommunikation und fluid exchange, ähnlich der Funktion eines natürlich entwickelten menschlichen Bauchspeicheldrüse.

Wenn die Forscher untersuchten Pankreas-on-a-chip stören die CFTR-gen-expression, es beeinträchtigt Zelle-zu-Zelle-Kommunikation, fluid exchange und negativ beeinflusst endokrine Funktion. Dies verursacht eine insulin-Mangel und neu die CFRD Krankheitsverlauf ähnlich zu beachten, dass in der Bauchspeicheldrüse von einer person, die Forscher sagte, dies bestätigt, dass das CFTR-gen hat eine direkte Rolle bei der Regulierung der insulin-Sekretion und verursacht diabetes bei Menschen mit CF.

Mikrofluidik existiert seit 1979. Aber Innovationen in design und Funktionalität, vor allem seit dem Aufkommen der organoid Technologie, jetzt können Forscher zum bioengineer menschliche organ, Gewebe und ahmen die Funktion der natürlichen Organe in einem Labor.

Die Nächsten Schritte

Das Forschungs-team, in dem auch die Studie der erste Autor und wissenschaftlicher Mitarbeiter Kyu Shik Mun, PhD, wird nun die Nutzung der Geräte in einer Pilotstudie zu testen, FDA-zugelassene Medikamente modulieren, dass die CFTR-gen-expression. Das Ziel wird sein, zu bestimmen, wie gut verschiedene CFTR-Medikamente können verlangsamen oder umzukehren Labor-simulierte CFRD.

Auch die Zusammenarbeit war co-entsprechenden Autor der Studie Jamie Nathan, MD, der chirurgische Direktor der Bauchspeicheldrüse Care Center in Cincinnati Kinder.

Finanzierung Unterstützung für die Studie kam zum Teil von den Nationalen Instituten der Gesundheit (DK080834, DK093045, P30DK117467) und der Mukoviszidose-Stiftung (MUN18F0, NAREN14XX0).