En ny enhet som uppfanns av forskare vid University of Virginia kunde rädda läkemedelsföretag betydande tid och pengar vid screening potentiella nya läkemedelssubstanser.
"Vi vill hjälpa läkemedelsindustrin att identifiera effektiva therapuetic föreningar genom att låta dem misslyckas tidigt, inte snabb, och misslyckas billigt innan du går till mycket dyra djurstudier", säger Brett Blackman, biträdande professor i medicinsk teknik.
Blackman och Brian Wamhoff, biträdande professor vid institutionen för medicin (hjärt-division) har gått samman för att skapa nya system, HemoShear 2,0, som erbjuder forskare för första gången möjlighet att observera beteendemönster human vaskulär celler under olika av blodflödet förhållanden som sker inne i kroppens hjärt-kärlsystemet.
HemoShear 2,0 modeller tidiga indikatorer på ateroskleros - härdning eller förträngning av artärerna - genom att sätta den mänskliga vaskulära celler (dvs endotelceller och glatta muskelceller) i en miljö som efterliknar en artär med blod flödar genom det. Data från exponering kan mätas och registreras.
HemoShear 2,0 kan testa effekten av terapeutiska substanser och stöd i tidiga studier skede toxicitet. Istället för att testa läkemedelssubstanser på isolerade celler, som kan ge falska negativa, kan läkemedelsföretag använda enheten för att testa föreningar i en mer realistisk miljö.
"Vad läkemedelsindustrin saknar är förmågan att härma en vivo orgel ex" Wamhoff sagt. "Vi vet att så fort vi tar en orgel och skingra celler, dessa celler inte längre som de var i kroppen. Om du använder en ny förening för att cellen kan svaret du får vara äkta men det är inte meningsfullt i samband med sjukdomen. När du går till djurförsök, kan detta svar inte över i blodkärlet. Det är tydligt att mänsklig-baserade biomimetiska modeller behövs för att fylla detta gap "
Åderförkalkning anses vara den viktigaste bakomliggande orsaken till hjärtinfarkt eller stroke. Sjukdomen tenderar att uppstå på platser i artärerna där blodflödet äventyras, orsakar skadliga förändringar i både celler som kantar insidan av blodkärl (endotelceller) och de celler som finns i väggen av blodkärl (glatta muskelceller).
Använda en MRI, bestämd forskarna den rytmiska mönster där blodet flyter genom olika artärerna på människor. "Vi kan sedan simulera samma flöde mönster i de områden som är mer eller mindre känsliga för åderförkalkning och observera hur cellerna reagerar på dessa flöden mönster i HemoShear "Blackman sagt.
Enligt Wamhoff, erbjuder denna typ av modellering unika möjligheter att observera celler och deras interaktion. "Forskning har bedrivits där mänskliga celler är isolerade för att observera beteendemönster, men det finns några tillgängliga modeller som tillåter en att noggrant studera den intrikata kommunikationen mellan endotelceller och glatta muskulaturen i en miljö som efterliknar verkliga blodflödet i kroppen."
Detta meddelande är viktigt, säger forskarna, eftersom cellerna lining insidan av blodkärl, endotelceller, känna igen olika mönster blodflödet åläggs dem och svara genom att uttrycka eller förtränga gener. Detta i sin tur påverkar deras samspel med de celler som finns i blodkärlens väggar, det glatta muskelceller - interaktioner som, fann forskarna, kan leda till uppkomsten av tidig inflammation-associerad åderförkalkning i vissa artärer.
Använda HemoShear 2,0 har forskarna kunnat återskapa mönster blodflödet i bifurcating och uppsvällda områden såsom den inre halspulsådern som är mer mottagliga för sjukdomen (atheroprone områden) och röret-liknande artärer som den gemensamma halspulsådern som är mindre mottagliga för sjukdom (kärlskyddande områden).