Опубликовано : Окт 26, 2019

Органоиды, выращенные в микрофлюидном устройстве, могут помочь пациентам с диабетом

Поджелудочная железа человека на чипе открывает новые возможности для изучения болезней
                Микроскопическое изображение показывает клетки поджелудочной железы человека, кодированные цветом, чтобы показать присутствие инсулина и гена CFTR (трансмембранного регулятора проводимости при муковисцидозе. Исследователи сообщают в Nature Communications, что они использовали биоинженерную ткань поджелудочной железы человека на чипе, чтобы определить, что в дополнение к возникновению муковисцидоза, нарушение в экспрессии генов CFTR также может способствовать развитию опасного осложнения диабета, связанного с кистозным фиброзом. Фото: Медицинский центр детской больницы Цинциннати

Ученые создали поджелудочную железу человека на чипе, который позволил им определить возможную причину частого и смертельного осложнения муковисцидоза (МВ), называемого CF-связанным диабетом, или CFRD.
                                                                                       

Возможно также целесообразно использовать небольшое двухкамерное устройство, в котором используются биоинженерные органоиды поджелудочной железы человека, для изучения причин не связанных с МВ состояний, таких как диабет 1 и 2 типа, считают исследователи из детской больницы Цинциннати. Центр, который сообщает о результатах в Nature Communications.

Во-первых, однако, ученые хотят увидеть, может ли их устройство помочь людям с CF — генетическим заболеванием легких, вызванным мутацией в гене CFTR. Мутация приводит к дисбалансу воды и соли на клеточных поверхностях, который забивает легкие густой слизью.

По мере того, как люди с МВ становятся старше, они становятся все более подверженными риску развития CFRD, по словам Анжапараванды Нарен, доктора философии, главного исследователя исследования и директора Центра исследований муковисцидоза (Отделение легочной медицины). Хуже всего то, что до сих пор не было эффективного способа изучения CFRD в лаборатории для поиска лучшего лечения.

«Мышиные модели МВ не точно воссоздают диабет, связанный с МВ, в лаборатории, и было невозможно изучить болезнь на той глубине, которую мы достигли в этом исследовании», — сказал Нарен. «Наша технология очень похожа на человеческую поджелудочную железу и потенциально может помочь нам найти терапевтические меры для контроля дисбаланса глюкозы у людей с МВ, что связано с увеличением заболеваемости и смертности».

Технология чипов in vitro может быть использована для изучения CFRD и дисбаланса глюкозы у конкретных людей с этим заболеванием, что создает потенциал для диагностики различных проявлений заболевания на высоко персонализированной основе. Микросхема может помочь проанализировать изменчивость показателей глюкозы у разных людей, определить корреляцию уровней глюкозы с типом мутации CFTR и проверить вмешательство малых молекул.

Поджелудочная железа человека на чипе открывает новые возможности для изучения болезней
                У исследователя есть двухкамерный чип, который ученые использовали для биоинженерии тканей поджелудочной железы человека, чтобы изучить причину диабета, связанного с муковисцидозом, — частое и смертельное осложнение для людей, которые борются с генетическим заболеванием легких — муковисцидозом. Ученые сообщают данные своего исследования в Nature Communications. Предоставлено: Цинциннати, детская больница, медицинский центр.

Срываться в головоломке CFTR

Хотя известно, что мутации в гене CFTR вызывают муковисцидоз, его роль в CFRD неясна. Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи начали с выделения эпителиальных клеток протоков поджелудочной железы и островков поджелудочной железы, пожертвованных хирургическими пациентами.

Протоковые органоиды культивируют в прозрачной двухкамерной камере, называемой микро-флюидным устройством, в котором содержатся специальные биохимические растворы для создания поджелудочной железы на чипе. Эпителиальные клетки протоков культивировали в верхней камере, а островковые клетки поджелудочной железы — в нижней камере, отделенные тонким слоем пористой мембраны, которая позволяла различным камерам взаимодействовать.

Клетки росли и расширялись в трехмерные органы поджелудочной железы, которые имитировали межклеточные связи и обмен жидкости, подобно функции естественной поджелудочной железы человека.

Когда исследователи проверили поджелудочную железу на чипе, нарушив экспрессию гена CFTR, это нарушило межклеточную связь, обмен жидкости и отрицательно сказалось на эндокринной функции. Это вызвало дефицит инсулина и воссоздало процесс болезни CFRD, подобный тому, который наблюдается в поджелудочной железе человека. Исследователи сказали, что это подтвердило, что ген CFTR играет непосредственную роль в регуляции секреции инсулина и вызывает диабет у людей с CF.

Микрожидкостные устройства существуют с 1979 года. Но инновации в их конструкции и функциональности, особенно после появления органоидной технологии, теперь позволяют исследователям биоинженерировать ткани органов человека и имитировать функцию естественных органов в лабораторных условиях.

Следующие шаги

Исследовательская группа, в которую входят первый автор исследования и научный сотрудник Кью Шик Мун, доктор философии, теперь будет использовать устройства в пилотном исследовании для тестирования одобренных FDA лекарств, которые модулируют экспрессию гена CFTR. Цель будет состоять в том, чтобы определить, насколько хорошо разные препараты CFTR могут замедлять или изменять модели CFRD, смоделированные в лаборатории.

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *