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#Neues aus der Industrie
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‚Herz-auf-ein-Chip‘ Technologie vorgestellt
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Verschreibungspflichtige Medikamente haben Millionen Amerikanern mit chronischen Beschwerden ermöglicht, die längeren und befriedigenderen Leben zu leben, aber viele viel versprechenden neuen Drogen machen es nie zu den Studien am Menschen inszenieren wegen des Potenzials für Herzgiftigkeit.
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Durch „Herz-auf-einchip“ Technologie -- ein menschliches Herz auf einem ausgeführten Chip und dem Messen der Effekte der Verbundbelichtung auf Funktionen des Herzgewebes unter Verwendung der Mikroelektroden modellieren -- Forscher Lawrence Livermore National Laboratorys (LLNL) hoffen, die Zeit zu verringern, die für neue Arzneimitteltests benötigt wird und möglicherweise lebensrettende Drogen sicherzustellen seien Sie sicher und bei der Verringerung des Bedarfs am Menschen und an den Tierversuchen effektiv. Die Forschung ist ein Teil des das iCHIP des Labors (Chip-ansässige menschliche Untersuchungsin-vitroplattform) Projektes, das menschliche Systeme auf ausgeführten Plattformen wiederholt, um die Effekte von giftigen chemischen und biologischen Mitteln zu prüfen.
Die Forschung, online veröffentlicht am 18. April im Zeitschrift Labor auf einem Chip, beschreibt die erfolgreiche Aufnahme beider elektrischen Signale und zellulären Schlagens von den normalen menschlichen Herzzellen, die auf einer Multielektrodenreihe gewachsen werden, die am Labor entwickelt wird. Es ist der erste Entwurf, nach Ansicht der Forscher, die zu die Elektrophysiologie und Kontraktionsfrequenz der Zellen gleichzeitig aufzeichnen fähig sind.
„Diese Plattform erlaubt Ihnen, Hochdurchsatzsiebung von Medikamenten zu tun und ihre Effekte auf das Herz voraussagen,“ sagte iCHIP Projektleiter Elizabeth Wheeler. „Diese Forschung erlaubt uns, zwei Funktionen des Herzens, der Kontraktion und der Elektrophysiologie zu messen, zum ersten Mal. Es gibt noch Bestätigung und Daten, die wir benötigen, aber schließlich würde sie uns erlauben, den Bedarf an den Tierversuchen zu verringern.“
Forscher sagten, dass die Fähigkeit, jene zwei Funktionen zu notieren pharmazeutische Unternehmen nützlich sein würde, weil sie Drogenhersteller zu den Herzproblemen alarmieren könnte, die durch eine Droge früh im Prozess verursacht wurden, bevor sie das Stadium der klinischen Studie erreichten. Cardiotoxicity ist eine häufige Nebenwirkung vieler neuen Drogen und trägt häufig zu ihrem entscheidenden Ausfall bei. Andere häufig vorgeschriebene Drogen, wie Chemotherapiemittel, auch bekannt, um cardiotoxic zu sein. Forschung unter Verwendung des Herzchips könnte zur Verfügung stellen experimentelle Informationen über, wie die Drogen arbeiten, damit neue Mittel entworfen sein können, um diese Gefahren zu vermeiden.
„Herzprobleme können aus vielen verschiedenen Gründen verursacht werden,“ sagte LLNL-Forscher Fang Qian, der führende Autor des Papiers. „Es könnte an der anormalen Leitung des elektrischen Signals während des Herzens (wie Arrhythmie) oder an geschwächter Kontraktionskraft von Herzmuskeln (wie Cardiomyopathy) oder von beiden liegen. Eine Plattform, die nur eine einzelne Funktion vorliest, kann uns nicht genau sagen, was ist falsch.“
Der „Herz-auf-einchip,“, der weg von vorhergehender erfolgreicher iCHIP Forschung auf dem Peripherie- und den Zentralnervensystemen errichtet, bezieht den Gebrauch von menschlichen Herzzellkultur für bis neun Tage auf dem ausgeführten Chip mit ein. Erstaunlich wachsen diese Zellen natürlich und spontan in ein zweidimensionales Herzgewebe, das nach zwei Tagen in der Kultur „zu schlagen“ die Verträge oder Anfänge. Das Gewebe wurde Norepinephrin, eine Reizmitteldroge, die benutzt wurden, um niedrigen Blutdruck zu behandeln und Herzversagen und das elektrische Signal und das Schlagen, das der Zellen erhöht wurde, die ähnlich sind ausgesetzt, was im Körper geschehen würde.
Die Änderung „in der Herzfrequenz“ wurde unter Verwendung der sehr empfindlichen Elektroden in der Mikroelektrodenreihe gemessen. Die Forscher schlossen die Plattform konnten genau und nichtinvasiv Maßherzgewebewachstum, -elektrophysiologie und -herzschlag gleichzeitig und in der Realzeit.
„Die wirkliche Stärke der Plattform ist in der Lage, das elektrische zu messen und mechanische Aspekte des Herzens gleichzeitig,“ sagte LLNL-Forscher Kris Kulp. „Eine der Chemikalien, dass wir pflegten, um die Plattform zu validieren, entkoppelt wirklich das elektrische Signal vom Zellschlagen. Als die Zellen diesem Mittel ausgesetzt wurden, fuhren die elektrischen Signale normalerweise fort, aber die Zellen hörten auf Vertrag abzuschließen. Um neue Drogen erfolgreich zu entwickeln, müssen wir das volle Spektrum von Effekten kennen die sie auf Zellfunktion haben können.“
Das schwierigste Teil des Wachsens der Zellen, nach Ansicht LLNL-Habilitationsforschers Chao Huang, betrachtete unterschiedliche Zellsäende Dichten, um ein zu finden, das lang genug lebendig bleiben würde, und könnte messbar Vertrag abschließen und ähnlich reagieren, was in den Menschen erwartet würde. Llnl-Forscher Anna Ivanovskaya, der an dem modellierenden und ausführenden Stromkreis arbeitete, sagte, dass die rechte Geometrie für den Chip wählend, auch schwierig war, weil der Plan das elektrische Signal beeinflußt. Ivanovskaya sagte, dass sie und das Team vier verschiedene Änderungen der Elektrodenreihe prüften, bevor sie auf dem rechten vereinbarte.
Llnl-Wissenschaftler glauben mit Bestätigung, könnte eine zuverlässige Herz-auf-einchipplattform benutzt werden, um einige der Beschränkungen der neuen Drogenprüfung zu überwinden, und liefert eine umfassende Einschätzung des Herzens arbeitend in den medizinischen Gegenmaßnahmen und in der Drogenentwicklung. Sie warnen jedoch dass mehr Prüfung erforderlich ist.
„Mit Hochdurchsatz, Hochinhaltssiebung konnten Sie viele Drogen gleichzeitig prüfen und viele Daten sofort erhalten,“ sagte Qian. „Sie ist erstaunlich, wie viel Geld und Zeit miteinbezogen wird, wenn man Drogen zum Markt erhält. Dieses konnte den Prozess beschleunigen.“