En ny enhed opfundet af forskere ved University of Virginia kunne spare medicinalvirksomheder betydelig tid og penge i screening af nye potentielle lægemiddel forbindelser.
"Vi ønsker at hjælpe den farmaceutiske industri identificere effektive Therapuetic forbindelser ved at tillade dem at fejle tidligt, ikke hurtig, og ikke billige, før de går til meget dyre dyreforsøg," siger Brett Blackman, en assisterende professor i biomedicinsk teknik.
Blackman og Brian Wamhoff, assisterende professor i afdelingen af medicin (hjerte-kar-division), er gået sammen for at skabe det nye system, HemoShear 2,0, hvilket giver forskerne for første gang mulighed for at observere adfærdsmønstre af humane vaskulære celler under forskellige af blodets strømning, der opstår inde i kroppens kardiovaskulære system.
HemoShear 2,0 modeller de tidlige tegn på åreforkalkning - hærdning eller forsnævring af arterierne - ved at placere egentlige humane vaskulære celler (dvs., endotel og glatte muskelceller) i et miljø, der efterligner en arterie med blod flyder igennem det. Data fra eksponering kan måles og registreres.
HemoShear 2.0 kan hjælpe med at teste effekten af terapeutiske stoffer og støtte i den tidlige fase toksicitetsundersøgelser. I stedet for at teste stofblandinger på isolerede celler, der kan producere falsk negative, kan medicinalvirksomheder bruge enheden til at teste forbindelser i et mere realistisk miljø.
"Hvad den farmaceutiske industri mangler er evnen til at efterligne et organ ex vivo," Wamhoff sagt. "Vi ved, at lige så snart vi tager et organ og sprede de celler, disse celler er ikke længere som de var i kroppen. Hvis du anvender en helt ny lægemiddelkandidat til denne celle, kan det svar du får være reel, men det er ikke mening i forbindelse med sygdommen. Når du går til dyreforsøg, kan denne respons ikke bære ovre i blodkar. Det er klart, at menneske-baserede biomimetiske modeller er nødvendige for at udfylde dette tomrum "
Åreforkalkning betragtes som den vigtigste underliggende årsag til hjerteanfald eller slagtilfælde. Sygdommen har tendens til at forekomme på steder i arterierne, hvor blodgennemstrømningen er kompromitteret, hvilket medfører forringelser af både cellerne foring det indre af blodkar (endotelceller), og de celler, der findes i væggen af blodkar (glatte muskelceller).
Ved hjælp af en MR-scanning, forskerne bestemt den rytmiske mønster, hvor blodet flyder gennem forskellige arterier på mennesker. "Vi er derefter i stand til at simulere det samme flow mønstre i de områder, der er mere eller mindre modtagelige for åreforkalkning og observere, hvordan cellerne reagerer på disse flow-mønstre i HemoShear, "Blackman siger.
Ifølge Wamhoff, tilbyder denne form for modellering unikke muligheder for at observere celler og deres interaktion. "Forskning er blevet udført, hvori menneskelige celler er isoleret til at observere adfærdsmønstre, men der er ingen tilgængelige modeller, der tillader en at præcist at studere de indviklede kommunikationen mellem endotelceller og glatte muskelceller i en indstilling, der efterligner de faktiske blodgennemstrømningen i kroppen."
Denne meddelelse er vigtigt, siger forskerne, fordi cellerne foring det indre af blodkar, de endotelceller, genkende forskellige blodgennemstrømningen mønstre pålagt dem og reagerer ved at udtrykke eller undertrykke gener. Dette vil igen påvirker deres interaktion med celler findes i væggene i blodkarrene, den glatte muskelceller - interaktioner, der, fandt forskerne, kan føre til udbrud af tidlige-betændelse-associerede åreforkalkning i visse arterier.
Brug HemoShear 2.0, har forskerne været i stand til at genskabe blodgennemstrømning mønstre i bifurcating og løgformet områder som carotis interna, som er mere modtagelige for sygdommen (atheroprone områder), og rør-lignende arterier som fælles carotis, der er mindre modtagelige for sygdom (atheroprotective områder).