Но найти новые методы лечения сложно: астма — это заболевание, специфичное для пациента, поэтому то, что работает для одного человека, не обязательно работает для другого, а модели на животных, традиционно используемые для тестирования новых кандидатов в лекарства, часто не могут имитировать реакцию человека, что обходится очень дорого. деньги и время.Надежда на более здоровые дыхательные пути может появиться на горизонте благодаря команде Гарвардского университета, которая разработала человеческую мышцу дыхательных путей на чипе, которую можно использовать для тестирования новых лекарств, поскольку она точно имитирует сокращение гладких мышц в дыхательных путях человека. при нормальных обстоятельствах и при контакте с триггерами астмы. Как сообщается в журнале Lab on a Chip, он также открывает окно в клеточные и даже субклеточные реакции в тканях во время астматического события.«Ежегодно астма обходится в несколько десятков миллиардов долларов, значительная продуктивность из-за потерянной работы, школьных дней и даже жизней», — сказал старший автор Кевин Кит Паркер, доктор философии, член основного преподавателя Гарвардского института биологических исследований Висса.
Профессор инженерии и семьи Тарр биоинженерии и прикладной физики Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS). Паркер также возглавляет разработку технологии «сердце на чипе» Института Висса и особенно интересуется болезнями, от которых страдают дети. «Мы были в восторге от того, насколько хорошо чип воспроизводит работу дыхательных путей человека».
Чип, мягкий полимерный отсек, закрепленный на стеклянной подложке, содержит планарный массив микромасштабных инженерных мышц дыхательных путей человека, имитирующих ламинарную структуру мышечных слоев дыхательных путей человека.Чтобы имитировать типичную реакцию аллергической астмы, команда сначала ввела в чип интерлейкин-13 (IL-13). IL-13 — это природный белок, часто обнаруживаемый в дыхательных путях пациентов с астмой, который опосредует реакцию гладкой мускулатуры на аллерген.Затем они ввели ацетилхолин, нейромедиатор, который заставляет гладкие мышцы сокращаться.
Конечно, мышца дыхательных путей на чипе сверхсокращалась — а мягкий чип свернулся — в ответ на более высокие дозы нейромедиатора.Они также достигли обратного эффекта и заставили мышцы расслабиться с помощью препаратов, называемых? -Агонистами, которые используются в ингаляторах.Примечательно, что они смогли измерить сократительное напряжение мышечной ткани, поскольку она реагировала на различные дозы лекарств, сказал ведущий автор исследования Александр Пейтон Несмит, доктор философии / доктор медицинских наук. студент Гарвардского SEAS и Университета Алабамы в Бирмингеме. «Наш чип предлагает простой, надежный и прямой способ измерения реакции человека на триггер астмы», — сказал он.Затем команда исследовала, что происходит на клеточном уровне в ответ на IL-13, и подтвердила, например, что гладкомышечные клетки увеличивались в присутствии IL-13 с течением времени — структурный признак дыхательных путей у пациентов с астмой. также.
Они также задокументировали повышенное выравнивание актиновых волокон в гладкомышечных клетках, что согласуется с мышцами дыхательных путей у пациентов с астмой. Волокна актина — это супертонкие клеточные компоненты, участвующие в сокращении мышц.
Затем они наблюдали, как IL-13 изменяет экспрессию сократительных белков, называемых белками RhoA, которые участвуют в астматической реакции, хотя детали их активации и передачи сигналов остаются неуловимыми. Для этого они ввели лекарство под названием HA1077, которое в настоящее время не используется для лечения пациентов с астмой, но нацелено на путь RhoA.
Оказалось, что лекарство сделало астматическую ткань на чипе менее чувствительной к триггеру астмы — и предварительные тесты показали, что использование комбинированной терапии HA1077 плюс одобренное в настоящее время лекарство от астмы работает лучше, чем одно лекарство в отдельности.«Астма — одна из главных причин обращения в отделение неотложной помощи, особенно для детей, и значительная часть астматического населения не реагирует на доступные в настоящее время методы лечения», — сказал директор-основатель Института Висса Дон Ингбер, доктор медицины, доктор философии.
Д. «Мышца на чипе дыхательных путей представляет собой важный и захватывающий новый инструмент для открытия новых терапевтических агентов».