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O coordenador químico de UD aponta melhorar a entrega de medicinas terapêuticas ao corpo

O corpo humano tem as protecções incorporados para manter para fora os micróbios patogénicos.

Esse ajuste espirrando ou nariz abafado quando você tiver um frio? Aquele é seu corpo que leveraging forros mucosas em seu sistema respiratório para expelir o vírus de ofensa.

Mas estas defesas naturais igualmente trabalham às vezes para manter para fora medicinas, um problema desafiante que impeça soluções do tratamento para doenças tais como o cancro, a fibrose e mesmo o COVID-19.

A universidade do coordenador químico Catherine Fromen de Delaware quer compreender melhor como estes mecanismos da órgão-protecção trabalham para melhorar a entrega de medicinas terapêuticas ao corpo.

Fromen foi concedido uma concessão $2 milhões dos institutos de saúde nacionais (NIH) que maximizam o programa da concessão da pesquisa do investigador, que fornece investigador prometedores da fase inicial o financiamento sustentado para levar a cabo ideias novas.

A concessão de cinco anos de MIRA apoiará as áreas de núcleo do trabalho de Fromen centradas sobre o projecto das medicinas que vão às relações mucosas, tais como vacinas inalantes para problemas respiratórios. Está particularmente interessada em saber onde estas medicinas precisam de ir superar barreiras mucosas, diz nos pulmões ou o aparelho gastrointestinal, para melhorar interage com as pilhas imunes.

Pela melhor compreensão como o muco e as pilhas se comportam nestas barreiras mucosas, nós podemos melhorar métodos e medicamentações de projecto para tratar problemas diferentes nestas barreiras protectoras.”

Catherine Fromen, professor adjunto, departamento da engenharia química e biomolecular, universidade de Delaware

UDaily alcançou com o Fromen para aprender sobre seus planos para avançar este trabalho.

Q: Que são relações mucosas, e porque são eles tão importantes para a saúde humana?

Fromen: As relações mucosas são encontradas nos sistemas respiratórios, gastrintestinais, reprodutivos e urinários de corpo humano. Estes são os locais onde nós somos os mais vulneráveis e onde os micróbios patogénicos contaminam primeiramente. As pilhas imunes originais lá podem actuar independente do sistema imunitário total do corpo para produzir respostas região-específicas a todos os invasores estrangeiros. Se nós podemos entregar medicinas directamente a estas pilhas na linha da frente, a seguir nós podemos pensar sobre o melhoramento da protecção da barreira e a luta fora dos micróbios patogénicos. Com o pulmão, esta podia ser soluções para doenças como o câncer pulmonar ou a doença infecciosa como COVID-19 ou gripe. No intestino, esta poderia ser a doença celíaca, que é uma resposta (auto-imune) imune imprópria ao glúten encontrado em determinados alimentos.

Q: Como as barreiras mucosas trabalham, e como nós queremo-las trabalhar melhor?

Fromen: O sistema imunitário do corpo é pensado frequentemente como de um exército, onde cada um dos tipos diferentes da pilha tenha funções militares diferentes. Você pode pensar da relação mucosa como as paredes de um castelo, com as pilhas do soldado de infantaria que patrulham as pilhas do castelo e da vigia que procuraram pelo problema no horizonte. Qualquer uma destas pilhas pode ir dentro do castelo e para dizer, “monte acima; é tempo” e dirige a resposta de corpo aos problemas diferentes.

Estas pilhas imunes gastam muito tempo nesta camada protectora que espera o sinal direito fazer algo. Se nós podemos lançar um interruptor aqui, pode criar uma cascata inteira dos eventos para fazer algo totalmente diferente que beneficia o órgão ou o paciente inteiro.

Q: Pode você compartilhar de um exemplo?

Fromen: Estas pilhas foram treinadas às vezes incorrectamente para ser overprotective em uma maneira que tivesse efeitos secundários sem intenção. Talvez as pilhas nesta relação mucosa estão apoiando uma pilha do tumor e não devem ser -; podemos nós dar instruções para alertar as pilhas imunes que a pilha do tumor é ruim, de modo que acordem e façam todas as coisas são normalmente boas em fazer?

Actualmente, nós podemos somente entregar instruções da único-palavra assim que aquelas pilhas enlatam o marechal as tropas para executar acções complicadas. Nós precisamos de poder obter melhor, umas mensagens mais freqüentes a estas pilhas.

Q: Onde você começará?

Fromen: Nós focalizaremos inicialmente no pulmão desde que é uma área de especialização para meu laboratório. Contudo, o trabalho é mais amplamente aplicável às relações mucosas em outros lugares como o intestino humano porque ambos os órgãos estão no movimento constante e têm uma área de superfície enorme.

Nos trabalhos anteriores, meu laboratório criou um modelo do pulmão 3D-printed que incorporasse a arquitetura ramificada original do tecido. Nós planeamos adicionar o movimento a nosso modelo e executar líquidos e medicinas através dele para figurar para fora como o sistema trabalha a nível fundamental. Os pesquisadores estudaram em um em escala reduzida como os fluxos mucosos esquerda para a direita ou como coisas difundem com ele, mas ninguém olhou os mecanismos de transporte mais grandes -; a espessura do muco, quanto tempo as coisas podem ficar em um lugar, como as coisas mudam. Nós queremos ver o pulmão mover-se como cria o ar e o muco sobre ele, para estudar como as medicinas se movem através desta estrutura macroscópica, mesmo antes que batam o muco.

Q: Que isto lhe dirá?

Fromen: Um dos desafios que os mais grandes nós enfrentamos de um ponto de vista farmacêutico não está sabendo aonde a medicina vai uma vez dentro do corpo. Nós podemos construir modelos da simulação para explorar coisas como como as medicinas difundem ao tecido quando nós o pomos em ramos específicos do pulmão, mas nós não sabemos como prever, eficazmente, aonde vai dentro do órgão inteiro ou quanto tempo ficará lá. O mesmo é verdadeiro no intestino. Nós podemos calcular, mas cada corpo é diferente.

Adicionalmente, a maioria estudos e de simulações de como as medicinas se movem dentro do corpo supor uma pessoa saudável de um peso corporal particular. Isto pode ser problemático, desde que nós sabemos que os pulmões de uma pessoa podem parecer incredibly diferentes segundo o estado, a idade ou o peso de fumo. Actualmente, contudo, não há nenhuma maneira de incorporar esta informação em prever como as medicinas trabalharão. Isso é o lugar aonde nosso modelo entra.

Q: Por que é importante poder estudar este movimento?

Fromen: Mesmo algo tão simples quanto fazendo o epiglote -; essa aleta pequena em sua garganta que cobre o esófago quando você engulir -; abra ou próximo é desafiante. Mas este é um pitada-ponto real para inalar medicinas, tão mesmo um modelo com apenas pouco movimento poderia fornecer a informação importante em como as medicinas se movem ou se dispersam sob as várias circunstâncias, por exemplo, curtos, respirações rasas contra umas respirações mais longas, mais profundas.

Q: Que outras perguntas você planeiam endereçar?

Fromen: O outro lado do trabalho centra-se sobre a compreensão do que acontece quando a medicina obtem onde está indo. Nós precisamos de desembaraçar como o projecto da formulação da medicina interage com as pilhas imunes específicas que vivem na barreira mucosa. Nós temos dados interessantes que estas pilhas podem viver para mais por muito tempo perto tomar acima dos objetos estrangeiros (medicinas, vírus) e que seu tempo na relação mucosa está regulado pela freqüência destas interacções.

Estas pilhas da sentinela são críticas em tomar a informação exterior e em coordenar a resposta do tecido. Nós queremos explorar se, mudando a química da formulação da medicina inalada, nós podemos girar os botões para controlar o que estas pilhas imunes estão fazendo e durante quanto tempo, para criar um efeito desejado.

Q: Onde você espera este trabalho conduzirá?

Fromen: Há tanto a doença que origina nesta relação mucosa, assim que é uma oportunidade real de melhorar a vida humana. Pense sobre vacinas… se nós podemos melhor compreender como entregar medicinas às pilhas do deleite directamente no local, ele seremos mesmo melhores do que obtendo uma injecção. Eu amaria ver o que nós estamos fazendo aos produtos terapêuticos tornados que terminam acima o FDA aprovado para ajudar pacientes com edições respiratórias em minha vida, ou vemos nossos modelos usados para seleccionar a terapêutica e a medicina personalizada avanço.