Cystisk fibrose forskning for å dra nytte av lab-dyrket "mini-lungene"


Cystisk fibrose forskning for å dra nytte av lab-dyrket

For tiden for å skjerme for forbindelser som kan vise løfte om å takle sykdom, må forskere stole på dyremodeller som spesialfagede laboratoriemus. Imidlertid blir mange kandidatmidler som passerer slike tester, avvist, og noen som ikke går over, kan være effektive hos mennesker. Dette fører til forsinkelser, økte kostnader og tapte muligheter til utvikling av presserende behov for nye behandlinger.

Forskerne gjenskaper forhold som ligner på hva som skjer når menneskets embryo utvikler forskjellige typer lungevev.

Billedkreditt: Nick Hannan, University of Cambridge

Stamceller er celler som har potensial til å bli en celle i kroppen. Forskere har utviklet ulike måter å samle denne transformasjonen og også på å skaffe stamceller. Fremgang på dette feltet viser løfte som en avenue for å skape realistiske modeller av menneskelig vev avledet fra humane celler - såkalte "organoider" eller "mini-organer".

For eksempel rapporterte vi nylig en studie som viste hvordan et nytt 3D organoid kultur system lover å transformere kreftforskning og behandling av kreft.

Og i en annen tidligere rapport, beskrev vi hvordan forskere opprettet fullt funksjonelle organoider av menneskets tarm.

Nå har et team ved University of Cambridge i Storbritannia opprettet "mini-lungene" som en vei fremover for å undersøke og teste nye stoffer for å bekjempe den svekkende lungesykdommen cystisk fibrose.

Mini-lunger dannet av distal luftveisvev

Nå skriver du i tidsskriftet Stamceller og utvikling , Et team ved University of Cambridge i Storbritannia beskriver hvordan det med suksess har opprettet "mini-lungene" som en vei videre til forskning og test av nye stoffer for å bekjempe den svekkende lungesykdommen cystisk fibrose.

Ved hjelp av stamceller avledet fra hud av cystisk fibrose pasienter, genererte forskerne organoid modeller av den distale delen av lungvevet, den delen som danner luftveiene hvor gasser utveksles med miljøet. Studieleder Dr. Nick Hannan forklarer:

"På en måte er det hva vi har opprettet," mini-lungene ". Mens de bare representerer den distale delen av lungvevet, blir de dyrket fra humane celler og kan derfor være mer pålitelige enn å bruke tradisjonelle dyremodeller, som mus. Vi kan bruke dem til å lære mer om viktige aspekter ved alvorlige sykdommer - i vårt tilfelle, cystisk fibrose."

Cystisk fibrose er en tilstand hvor lungene produserer for mye tykt slim som forårsaker pusteproblemer og øker risikoen for åndedrettsinfeksjon. Sykdommen er monogen - det er forårsaket av en enkelt genfeil, selv om mutasjonen kan være forskjellig hos forskjellige pasienter.

Nylige fremskritt i behandlinger bidrar til å forlenge livene til personer med cystisk fibrose, som har en kortere gjennomsnittlig levetid.

Organoidene replikerer lungevevvet av den vanligste formen for cystisk fibrose

For deres studier genererte Dr. Hannan og kollegaer fra Wellcome Trust-Medical Research Council Cambridge stamcelle institutt stamceller fra hudcellene til pasienter med den vanligste formen for cystisk fibrose som oppstår ved en feil i CFTR-genet som er kjent Som delta-F508-mutasjonen. Mutasjonen er årsaken til cystisk fibrose i rundt tre fjerdedeler av britiske pasienter.

Laget omprogrammerte hudcellene for å gå tilbake til en tilstand som kalles "indusert pluripotent" - noe som gjør dem til stamceller som er klare til å utvikle seg til enhver type celle i kroppen.

Ved hjelp av de induserte pluripotente tilstandscellene (iPSCs) gjenopprettte laget deretter forhold som ligner på hva som skjer når menneskets embryo utvikler ulike typer lungvev - en prosess som kalles "gastrulasjon".

Under gastrulasjon vokser embryoet endodermen og deretter forløpet, hvorfra lungene kommer frem og dannes i forskjellige vevstyper, inkludert de lengst vekk fra opprinnelsesstedet - det "distale" lungevevet i luftveiene hvor gasser utveksles mellom Kropp og miljø.

Det distale vevet er ofte den delen av lungene som forårsaker problemer i sykdommer som cystisk fibrose, noen former for lungekreft og emfysem.

Mini-lungene virket bra i tester som viste feilfunksjon av kloridkanal

Hos mennesker med delta-F508-mutasjonen foldes CFTR-proteinet i luftveisvevet ikke riktig slik at det ikke uttrykkes ordentlig på celleoverflater. Dette forstyrrer funksjonen av kloridkanalen.

Kloridkanaler er poreformende overflateproteiner som gjør at kloridioner kan bevege seg inn og ut av cellene i luftveisvevet. Hvis de har feil, kan celler ikke flytte vann til lungekanten, noe som gjør at slim blir for klistret. Dette resulterer i pustevansker og høyere risiko for bakteriell infeksjon - som på lengre tid fører til arrdannelse eller "fibrose".

For å teste hvor godt deres mini-lungene repliserte betingelsene for cystisk fibrose hos pasienter med delta-F508-mutasjonen, brukte laget et fluorescerende fargestoff som er følsomt for klorid. Med hjelp av fargen ble de i stand til å demonstrere at i forhold til sunne celler hadde de i mini-lungene begrenset kloridbevegelse.

Teamet brukte deretter fargestoffsystemet og mini-lungene til å vise at tilsetning av et lite molekyl hjalp de syke cellene til å bevege klorid lettere - så vel som sunne celler. Dr. Hannan konkluderer med:

Vi er sikre på at denne prosessen kan skaleres opp slik at vi kan vise tusenvis av forbindelser og utvikle mini-lungene med andre sykdommer som lungekreft og idiopatisk lungefibrose. Dette er langt mer praktisk, bør gi mer pålitelige data og er også mer etisk enn å bruke stort antall mus for slik forskning."

Det meste av finansieringen til studien kom fra European Research Council, National Institute for Health Research Cambridge Biomedical Research Center og Evelyn Trust.

I mellomtiden, Medical-Diag.com Nylig lært hvordan et annet lag ved University of Texas i Austin har utviklet en ny måte å teste for den vanligste årsaken til livstruende infeksjon hos pasienter med cystisk fibrose, en bakterie som heter Pseudomonas aeruginosa .

Den nye metoden replikerer det eksakte miljøet hvor bakterien sprer seg i slimet i lungene til en person med cystisk fibrose, slik at de gener som ser ut til å være nødvendige for å identifisere overlevelsen.

Gary Yourofsky - The Excuses Speech, 2014 (Video Medisinsk Og Faglig 2021).

§ Problemer På Medisin: Sykdom