Üç boyutlu akciğer çipi tedavileri test edecek

Brigham ve Kadın Hastanesi araştırmacıları, distal akciğer ve alveolar yapılarını çip üzerinde üç boyutlu bir akciğer modeli olarak tasarladılar. Amaç, astım, kronik obstrüktif akciğer hastalığı, grip, pnömoni ve son zamanlarda Kovid-19 dahil olmak üzere solunum yolları hastalıklarını daha iyi anlamak.

Bilim insanları Kovid-19 viral partiküllerinin hava yollarından nasıl geçtiğini ve pulmoner hücreleri nasıl etkilediğini inceliyor. Bu yeni çip modeli, bilim insanlarının remdesivir gibi çeşitli Kovid-19 tedavilerinin virüsün replikasyonunu nasıl etkilediğini araştırmasını sağlamakta. Araştırma saygın bilim dergilerinden biri olan PNAS'ta "Tersine mühendislik uygulanmış çip üzerinde insan alveolar akciğer modeli" başlığıyla yayımlandı.

Bilim insanları, insan pulmoner alveollerinin fizyolojik olarak bir modelini sunmakta. Araştırmacıların çalışmalarının insan distal akciğerindeki ilgili fizyolojik ve patolojik olayların araştırılmasının yolunu açması bekleniyor. Çünkü çip fonksiyonel insan pulmoner alveollerinin in vitro olarak yeniden oluşturulması için benzersiz bir yöntem göstermekte.

KOVİD-19 İLAÇLARI DENENEBİLİR

Brigham Tıp Departmanı ve Tıp Mühendisliği Bölümü biyomühendisi Y. Shrike Zhang, bunun gerçek bir yenilik olduğunu ve bu buluşun, Kovid-19 araştırması için antiviral ilaçlar da dahil olmak üzere birçok biyolojik mekanizmayı ve terapötik ajanı test etmek için kullanılabilen, insan distal akciğerinin ilk örneği olan bir in vitro model" olduğunu vurguladı.

Kovid-19 için tedavileri anlamak ve geliştirmek, zaman ve kaynak yoğun olan insan klinik denemelerini gerektirir. Çipte akciğer gibi daha iyi laboratuvar modelleriyle, araştırmacılar ilaçları çok daha hızlı değerlendirebilir ve klinik deneylerde başarılı olma olasılığı en yüksek olan ilaç adaylarını seçmeye bu modeller yardımcı olabilir.

Zhang ve arkadaşları, insan distal akciğerinin biyolojik özelliklerini yansıtmak için bu teknolojiyi geliştirdiler. Önceki modeller düz yüzeylere dayanıyordu ve çoğu zaman alveollerin eğriliğini içermeyen ve insan dokusundan çok daha sert olan plastik malzemelerden yapılmıştı. Araştırmacılar, bu yeni modeli insan alveolar dokusunu daha iyi temsil eden malzemelerle oluşturdular ve bu üç boyutlu alanlarda hücre büyümesini teşvik ettiler.

Araştırmacılar modelin etkinliğini test ettiler. Üç boyutlu alveolar akciğerin hücreleri birkaç gün içinde etkili bir şekilde büyüdüğünü ve bu hücrelerin hava yolu yüzeylerini yeterince doldurduğunu gözlemlediler. Bilim insanları, genom dizileme yoluyla, alveolar akciğer modelinin önceki iki boyutlu modellere göre insan distal akciğerine daha çok benzediğini gördüler. Ayrıca ek olarak, çipteki akciğer modelinin, insanlar için normal frekansta hava solumalarını başarılı bir şekilde uyardığını da gözlemlediler.

Zhang araştırma ekibi, Kovid-19’un ötesinde bu teknolojiyi çeşitli akciğer kanserleri de dahil olmak üzere çok çeşitli akciğer koşullarını incelemek için kullanmayı planlıyor. Bilim insanları, sigaranın akciğerler üzerindeki etkisini anlamak için, dumanın modelin hava odalarına girmesine izin verdi ve ardından bir solunum olayını simüle ederek dumanı akciğerlerin derinliklerine taşıdı. Oradan dumanın etkisini ve neden olduğu hücre hasarını ölçtüler.

Zhang, bu yeniliğin akciğer hastalıklarını inceleme ve tedavi etme olanaklarını büyük ölçüde genişletme potansiyeline sahip olmasına rağmen, bu modelin hala erken aşamalarında olduğunu söyledi. Şu anda, bir çip üzerindeki alveolar akciğer, akciğerde bulunan 42 hücre tipinden yalnızca ikisini içermekte. Gelecekte, araştırmacılar, insan akciğerlerini klinik olarak daha iyi temsil etmek için modele daha fazla hücre türü eklemeyi umut ediyorlar.

SALGINLARA HIZLI MÜDAHALE

Zhang, ileride Kovid-19 varyantlarının hava yollarında nasıl ilerlediğini ve pulmoner hücreleri nasıl etkilediğini ve Kovid-19 tedavilerini nasıl etkileyebileceğini incelemeyi umut etmekte. Bu modeli bağırsaklar gibi diğer üç boyutlu organlarla birlikte kullanmanın, araştırmacıların ağızdan alınan ilaçların alt akciğerlerdeki hücreleri nasıl etkilediğini incelemelerini sağlayabileceğine inanıyor.

Zhang ayrıca gelecekte bu teknolojinin ortaya çıkan bulaşıcı hastalıkları acilen anlamak ve tedaviler geliştirmek için uygulanabileceğini düşünmekte. Zhang, Kovid-19 açısından, tedavi geliştirmek için çok az bir zaman çizelgesine sahip olduğumuzu ve gelecekte, bu modelleri hazır bulundurursak, onları klinik denemelerin sınırlı olduğu acil durumlarda tedavileri test etmek için kolayca kullanabileceğimize dikkat çekti.

Özgün içerik:

https://www.pnas.org/content/pnas/118/19/e2016146118.full.pdf