"الجهاز على واحد في رقاقة’ يمكن تسريع مرض علاج بحث

وقد طور الباحثون ثلاثية الأبعاد “الجهاز على واحد في رقاقة,” والتي تمكن في الوقت الحقيقي رصد المستمر للخلايا, ويمكن أن تستخدم لتطوير علاجات جديدة للمرض مع تقليل عدد الحيوانات المستخدمة في البحوث.

الجهاز, الذي يتضمن خلايا داخل الترانزستور 3-D مصنوعة من مادة تشبه الاسفنج ناعمة مستوحاة من هيكل النسيج الأصلي, يعطي العلماء القدرة على دراسة الخلايا والأنسجة في طرق جديدة. من خلال تمكين الخلايا لتنمو في ثلاثة أبعاد, جهاز يحاكي أكثر دقة الطريقة التي تنمو الخلايا في الجسم.

صورة فوتوغرافية: جامعة كامبريدج

الباحثون, بقيادة جامعة كامبريدج, يقول أجهزتهم يمكن تعديلها لتوليد أنواع متعددة من أجهزة الكبد على اساس واحد رقاقة أو القلب على واحد في رقاقة, على سبيل المثال، في نهاية المطاف مما أدى إلى الجسم على شريحة والتي من شأنها أن محاكاة كيفية العلاجات المختلفة تؤثر على الجسم ككل.

هم النتائج ونشرت في دورية التقدم العلمي.

تقليديا, وكانت دراسات البيولوجية (ولا تزال) فعلت في أطباق بتري, حيث تزرع أنواع معينة من الخلايا على سطح مستو. في حين أن العديد من التقدم الطبي جعلت منذ 1950s, بما في ذلك لقاح شلل الأطفال, قد نشأت في أطباق بتري, هذه البيئات ثنائية الأبعاد لا تمثل بدقة الأم بيئات ثلاثية الأبعاد من الخلايا البشرية, ويمكن أن يؤدي إلى معلومات مضللة وفشل العقاقير في التجارب السريرية.

"لقد خدم نماذج خلية ثنائي الأبعاد المجتمع العلمي بشكل جيد, لكننا الآن بحاجة إلى الانتقال إلى ثلاثي الأبعاد نماذج خلية من أجل تطوير الجيل القادم من العلاجات,"وقال روزين أوينز, من قسم كامبريدج للهندسة الكيميائية والتكنولوجيا الحيوية, ومؤلف الدراسة كبار.

"مزارع الخلايا ثلاثية الأبعاد يمكن أن تساعدنا في تحديد علاجات جديدة ومعرفة أي منها لتجنب ما اذا كنا نستطيع رصدها بدقة,"سعيد تشارالامبوس Pitsalidis, باحث ما بعد الدكتوراه في قسم الهندسة الكيميائية & التكنولوجيا الحيوية, والمؤلف الأول للدراسة.

الآن, 3-خلية D والأنسجة الثقافات هي المجال الناشئ من البحوث الطبية الحيوية, تمكن العلماء من دراسة علم وظائف الأعضاء من الأعضاء البشرية والأنسجة بطرق لم تكن ممكنة من قبل. ومع ذلك, في حين أن هذه الثقافات 3-D يمكن أن تتولد, التكنولوجيا التي يقيم بدقة وظائفها في الوقت الحقيقي لم متطورة.

"إن الغالبية العظمى من الخلايا في أجسامنا التواصل مع بعضهم البعض من خلال إشارات كهربائية, وذلك من أجل مراقبة مزارع الخلايا في المختبر, نحن بحاجة إلى إرفاق أقطاب لهم,"قال أوينز. "ومع ذلك, الأقطاب الكهربائية هي عالي الكعب جدا وصعبة لنعلق على الخلية الثقافات, لذلك قررنا تحويل كل شيء رأسا على عقب، ووضع الخلايا داخل القطب ".

الجهاز, التي أوينز وزملاؤها, وضعت يستند إلى “سقالة” إسفنجة بوليمر موصلة, تكوين في الترانزستور الكهروكيميائية. تزرع الخلايا داخل سقالة ثم يتم وضع الجهاز بأكمله داخل أنبوب بلاستيكي حيث العناصر الغذائية الضرورية للخلايا يمكن أن تتدفق. استخدام لينة, القطب الإسفنج بدلا من القطب المعادن الصلبة التقليدية يوفر بيئة أكثر طبيعية للخلايا وهو المفتاح لنجاح الجهاز على تكنولوجيا رقاقة في توقع رد جهازا للمؤثرات مختلفة.

جهاز آخر على شريحة ويجب أن تؤخذ تماما عن بعضها البعض من أجل أجهزة لمراقبة وظيفة الخلايا, ولكن منذ تصميم أدى كامبريدج يسمح للرصد المستمر في الوقت الحقيقي, فمن الممكن لإجراء التجارب على المدى الطويل على آثار مختلف الأمراض والعلاجات المحتملة.

"مع هذا النظام, يمكننا مراقبة نمو الأنسجة, والصحة في الاستجابة للأدوية الخارجية أو السموم,"قال Pitsalidis. "وبصرف النظر عن اختبار علم السموم, يمكننا أيضا لحث على مرض معين في الأنسجة, ودراسة الآليات الرئيسية التي ينطوي عليها هذا المرض أو اكتشاف العلاجات الصحيحة ".

ويعتزم الباحثون استخدام أجهزتهم لتطوير “القناة الهضمية على واحد في رقاقة” وإرفاقه بـ “الدماغ على اساس واحد رقاقة” من أجل دراسة العلاقة بين ميكروبيوم الأمعاء ووظيفة الدماغ كجزء من مشروع IMBIBE.

مصدر: نشر فريق LCSB نتائجه في المجلة العلمية, جامعة كامبريدج