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L'ingénieur chimiste d'UD vise à améliorer la distribution des médicaments thérapeutiques au fuselage

Le corps humain a des protections intrinsèques pour empêcher d'entrer des agents pathogènes.

Ce ajustement de éternuement ou nez étouffant quand vous avez un rhume ? C'est votre fuselage accroissant les garnitures muqueuses dans votre appareil respiratoire pour expulser le virus offensant.

Mais ces défenses naturelles fonctionnent également parfois pour empêcher d'entrer des médicaments, un problème provocant qui a gêné des solutions de demande de règlement pour les maladies telles que le cancer, la fibrose et même le COVID-19.

L'ingénieur chimiste Catherine Fromen d'Université du Delaware veut comprendre mieux comment ces mécanismes d'organe-protection fonctionnent pour améliorer la distribution des médicaments thérapeutiques au fuselage.

Fromen a été attribué une concession $2 millions des instituts de la santé nationaux (NIH) maximisant le programme de récompense des recherches du chercheur, qui fournit aux chercheurs prometteurs de stade précoce le financement supporté pour poursuivre des idées nouvelles.

La concession de cinq ans de MIRA supportera des domaines de faisceau du travail de Fromen concentrés sur concevoir les médicaments qui vont aux surfaces adjacentes muqueuses, telles que les vaccins inhalables pour des difficultés respiratoires. Il est particulièrement intéressé à savoir où ces médicaments doivent aller surmonter les barrages muqueux, disent dans les poumons ou le tractus gastro-intestinal, pour améliorer agissent l'un sur l'autre avec des cellules immunitaires.

Par une meilleure compréhension comment les mucus et les cellules se comportent à ces barrages muqueux, nous pouvons améliorer des méthodes et des médicaments de conception pour traiter différents problèmes à ces barrages protecteurs. »

Catherine Fromen, professeur adjoint, service du bureau d'études chimique et biomoléculaire, Université du Delaware

UDaily a rattrapé avec Fromen pour se renseigner sur ses régimes pour avancer ce travail.

Q : Quelles sont les surfaces adjacentes muqueuses, et pourquoi sont elles si importants pour la santé des personnes ?

Fromen : Des surfaces adjacentes muqueuses sont trouvées dans le corps humain respiratoire, gastro-intestinal, reproducteur et des appareils urinaires. Ce sont les sites où nous sommes les plus vulnérables et où les agents pathogènes infectent d'abord. Les seules cellules immunitaires là peuvent agir indépendamment du système immunitaire général du fuselage de produire des réactions de région-détail à tous les envahisseurs étrangers. Si nous pouvons fournir des médicaments directement à ces cellules à la ligne de front, alors nous pouvons penser à améliorer la protection de barrage et à combattre hors circuit des agents pathogènes. Avec le poumon, ceci a pu être des solutions pour les maladies comme le cancer de poumon ou la maladie infectieuse comme COVID-19 ou grippe. Dans l'intestin, ceci pourrait être la maladie coeliaque, qui est une réaction (auto-immune) immunisée incorrecte au gluten trouvé en certaines nourritures.

Q : Comment les barrages muqueux fonctionnent-ils, et comment voulons-nous que fonctionnent-ils mieux ?

Fromen : Le système immunitaire de l'organisme est souvent considéré comme des forces terrestres, où chacun des différents types de cellules a différents fonctionnements militaires. Vous pouvez penser à la surface adjacente muqueuse comme les parois d'un château, avec des cellules de soldat d'infanterie patrouillant les cellules de château et de surveillance recherchant la panne sur l'horizon. L'un ou l'autre de ces cellules peut aller à l'intérieur du château et dire, « montez ; il est temps » et dirige la réaction de fuselage à différents problèmes.

Ces cellules immunitaires dépensent beaucoup de temps à cette couche protectrice attendant le bon signe de faire quelque chose. Si nous pouvons renverser un contact ici, il peut produire une cascade entière d'événements pour faire quelque chose totalement différente qui bénéficie l'organe ou le patient entier.

Q : Pouvez-vous partager un exemple ?

Fromen : Parfois ces cellules ont été formées inexactement pour être surprotectrices d'une manière dont a des effets secondaires fortuits. Peut-être les cellules à cette surface adjacente muqueuse supportent une cellule tumorale et elles ne devraient pas être - ; pouvons-nous donner des directives d'alerter les cellules immunitaires que la cellule tumorale est mauvaise, de sorte qu'elles se réveillent et fassent tout les choses sont-elles normalement bonnes pour faire ?

Actuel, nous pouvons seulement fournir des directives unitermes ainsi ces cellules peuvent rassembler les troupes pour exécuter des actions compliquées. Nous devons pouvoir aller mieux, des messages plus fréquents à ces cellules.

Q : Où commencerez-vous ?

Fromen : Nous nous concentrerons au commencement sur le poumon depuis qui est un secteur d'expertise pour mon laboratoire. Cependant, le travail s'applique plus grand aux surfaces adjacentes muqueuses dans d'autres places comme l'intestin humain parce que les deux organes sont dans le mouvement continuel et ont une surface énorme.

Dans les anciens travaux, mon laboratoire a produit un modèle du poumon 3D-printed qui comporte la seule architecture branchée du tissu. Nous planification pour ajouter le mouvement à notre modèle et pour faire fonctionner des liquides et des médicaments par lui pour figurer à l'extérieur comment le système fonctionne à un niveau principal. Les chercheurs ont étudié sur un à petite échelle comment les flux muqueux de gauche à droite ou comment des choses diffusent par lui, mais personne n'a regardé les mécanismes de transport plus grands - ; l'épaisseur du mucus, combien de temps les choses peuvent rester dans une place, comment les choses changent. Nous voulons voir le poumon déménager pendant qu'il produit l'air et le mucus sur lui, pour étudier comment les médicaments déménagent par ce cadre macroscopique, même avant qu'ils heurtent le mucus.

Q : Queest-ce que ceci t'indiquera ?

Fromen : Un des défis importants que nous relevons d'un point de vue pharmaceutique ne sait pas où le médicament va une fois à l'intérieur du fuselage. Nous pouvons établir des modèles de simulation pour explorer des choses comme la façon dont les médicaments diffusent au tissu quand nous le mettons aux succursales spécifiques du poumon, mais nous ne savons pas comment prévoir, en fait, où il va à l'intérieur de l'organe entier ou combien de temps il restera là. Le même est vrai dans l'intestin. Nous pouvons estimer, mais chaque fuselage est différent.

Supplémentaire, la plupart des études et simulations de la façon dont les médicaments déménagent dans le fuselage assument une personne en bonne santé d'un poids corporel particulier. Ceci peut être problématique, puisque nous savons que les poumons d'une personne peuvent sembler incroyablement différents selon l'état, l'âge ou le grammage de fumage. Actuel, cependant, il n'y a aucune voie de comporter cette information à prévoir comment les médicaments fonctionneront. C'est où notre modèle entre.

Q : Pourquoi est-il important de pouvoir étudier ce mouvement ?

Fromen : Même quelque chose aussi simple qu'effectuant l'épiglotte - ; ce petit aileron dans votre gorge qui couvre l'oesophage quand vous avalez - ; ouvrez-vous ou proche est provocant. Mais c'est un pincement point réel pour inhaler des médicaments, tellement même un modèle avec juste un peu de mouvement pourrait fournir des informations importantes sur la façon dont les médicaments déménagent ou dispersent dans les conditions variées, par exemple, courtes, haleines peu profondes contre de plus longues, plus profondes haleines.

Q : Que d'autres questions vous planification pour adresser ?

Fromen : L'autre côté du travail se concentre sur comprendre ce qui se produit quand le médicament obtient où il va. Nous devons nous démêler comment le modèle de la formulation du médicament agit l'un sur l'autre avec les cellules immunitaires spécifiques qui vivent au barrage muqueux. Nous avons des caractéristiques intéressantes que ces cellules peuvent vivre pour plus longtemps reprendre par des corps étrangers (médicaments, virus) et que leur durée de vie à la surface adjacente muqueuse est réglée par la fréquence de ces interactions.

Ces cellules de sentinelle sont critiques en prenant l'information extérieure et en combinant la réaction de tissu. Nous voulons les explorer si, en changeant la chimie de la formulation du médicament inhalé, nous pouvons tourner les poignées pour régler ce que ces cellules immunitaires font et pendant combien de temps, pour produire un effet souhaité.

Q : Où espérez-vous ce travail aboutirez-vous ?

Fromen : Il y a tellement la maladie qui provient à cette surface adjacente muqueuse, ainsi c'est une opportunité réelle d'améliorer la vie humaine. Pensez aux vaccins… si nous pouvons mieux comprendre comment fournir des médicaments aux cellules de festin directement au site, il serons encore meilleurs qu'obtenant une aide. J'aimerais voir ce que nous effectuons aux produits thérapeutiques étés qui finissent approuvé par le FDA pour aider des patients présentant les éditions respiratoires dans ma vie, ou voyons nos modèles employés pour examiner la thérapeutique et le médicament personnalisé par avance.