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【亚博app下载官网】器官芯片作为近年发展一起的一门新兴技术,曾在被2016年达沃斯论坛列入“十大新兴技术”之一,其并不是利用硅电子芯片展开人体器官仿真的模拟器,而是所含确实人体活体细胞的生物芯片,换句话说,器官芯片不是建构人类整个原始器官,而是建模人体器官中的大于功能单元,构建药物或化学物质在非活体环境中,研究活体环境的交互反应,其在新药测试、干细胞研究、的组织器官发育和毒理学预测等领域具备最重要应用于前景。其中,药物测试是目前器官芯片应用于较为甚广的一个领域,有科学家回应,这一点对动物试验的转变将是颠覆性的。仍然以来,人们都是通过动物来试药,不得已不论用动物做到药物测试否人道。从实验准确性的角度来讲,尽管动物与人类分享的基因比例高达99%,但只剩的1%,依然不会导致很大的变量,从而造成两个物种之间产生极大的生理差异。

同一种药物,在动物体内和人体内的反应有可能是截然不同的。即便是大于的传达差异,也不会随着药物研发进程的前进而被大大缩放,最后造成整个项目的告终。近日,美国麻省理工学院(MIT)的一个团队在《科学进展》公开发表了一篇研究文章,该文章称之为,他们通过一种在微流触芯片上制作神经和肌肉组织的3D模型的方法,利用这种“芯片器官”,仔细观察到了身体健康神经元与“日渐冷”神经元的难以置信差异,并试验了两款仍在临床测试阶段的新药。

今年3月,知名物理学家和宇宙学家史蒂芬·霍金的辞世,让其与之抗争55年的肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),再度受到世人注目。这种又称“日渐冷症”的疾病,事实上是一种侵害脊髓、脑干、大脑运动神经元的慢性进展性疾病,支配肌肉运动的神经元因为人类尚能不具体的原因渐渐变性、伤害、丧生,肌肉也因此渐渐丧失运动能力,直到丧生。因为这些功能随着疾病进展渐渐失去,身体如同被渐渐冻住一样,故患者被称作“日渐冷人”,平均值存活时间仅有为3年至5年。

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ALS十分少见,10万人中约有4人至6人有可能患有这种疾病。其中,绝大部分患者都是成年以后发作,该病病因至今未知,部分病例被指出有可能与遗传及基因缺失有关。

虽然发病率很低,但ALS对病人的生活质量及生命包含相当大威胁,目前也没效果显著的临床用药。但是,科学家们仍然在研究减缓日渐冷症患者病情发展的方法。在大大的研究中,科学家们找到运动神经元和肌肉细胞之间的连接处,即肌肉神经连接器,是仿真“日渐冷症”的关键。

数十年来,科学家们受限于2D模型结构。2016年,MIT机械和生物工程教授罗杰·卡姆(RogerKamm)团队用微流触芯片技术首次作出了鼠类肌肉神经连接器的3D模型。

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这是一种在微米尺度的芯片中仿真人体环境,构建基本操作单元,自动已完成分析全过程的技术。他们将神经元和肌肉纤维分置放芯片上邻接的两个于隔年室内。神经元不会渐渐延伸出有经常的神经牙,最后与绕行在两个柔性柱子上的肌肉纤维相连,这些神经元用光遗传技术编辑过,能在光照掌控下性刺激肌肉膨胀。通过观察两个柔性柱子的偏移情况,研究人员就能测量肌肉膨胀的力度。

在此次公开发表的成果中,卡姆团队用人类神经元与肌肉细胞展开替换。这些神经元一部分由身体健康人群的诱导性多能干细胞(iPSCs)分化而来,一部分由散发性ALS患者的诱导性多能干细胞分化而来。实验结果显示,“日渐冷症”组的神经元生长神经突的速度更快,也无法与肌肉纤维创建强有力的相连。此外,神经元发育和肌肉细胞死亡的数量也更加多,两周之后,ALS运动神经元对肌肉创建起的控制力,仅有身体健康神经元的四分之一。

展出“芯片器官”能有效地仿真“日渐冷症”之后,卡姆团队开始探寻这个模型的试药能力。研究自由选择了两款仍正处于临床测试阶段的新药雷帕霉素(Rapaycin)和伯舒替尼(Bosutinib)。在“芯片器官”上仿真的结果显示,两款药物都能协助肌肉在运动神经元的性刺激下膨胀,并提升神经元的存活率。

更加最重要的是,两款药物各自击穿血-脑屏障(毛细血管壁与神经胶质细胞构成的血浆与脑细胞之间的屏障)的能力受限,但同时用药时皆能有效地击穿屏障。目前,卡姆团队正在与当地的生物技术企业合作,计划搜集1000名“日渐冷人”的诱导性多能干细胞,在“芯片器官”上展开大规模药物试验。-亚博app下载官网。

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