25 декабря 2021

Как работает «машину времени» из человеческих клеток

Течение рака поджелудочной железы

Что делает рак поджелудочной железы таким смертельным, так это его скрытое и быстрое распространение. Теперь «машина времени», построенная инженерами Университета Пердью, показала способ обратить вспять течение рака, прежде чем он распространится по поджелудочной железе.

«Машина времени» на предметном стекле микроскопа

На стеклянной платформе этого предметного стекла исследователи воссоздали две анатомические структуры, участвующие в распространении рака поджелудочной железы. Предоставлено: фотография Университета Пердью / Джон Андервуд.

«Эти открытия открывают возможность разработки новой генной терапии или лекарства, потому что теперь мы можем переводить раковые клетки в их нормальное состояние», — сказал Бумсу Хан, профессор машиностроения Purdue и руководитель программы Центра исследований рака Purdue. У Хана бесплатный прием в области биомедицинской инженерии.

Машина времени, созданная лабораторией Хана, является реалистичным воспроизведением структуры поджелудочной железы, называемой ацинусом, которая производит и выделяет пищеварительные ферменты в тонкий кишечник.

Рак поджелудочной железы имеет тенденцию развиваться в результате хронического воспаления, которое возникает, когда мутация заставляет эти пищеварительные ферменты переваривать саму поджелудочную железу.

Если бы существовал способ вернуться в прошлое, чтобы перепрограммировать раковые ацинарные клетки, которые производят эти ферменты, тогда можно было бы полностью перезагрузить поджелудочную железу.

Эксперимент "Машина времени"

Исследователи Purdue использовали эту экспериментальную установку, чтобы перепрограммировать клетки рака поджелудочной железы в их нормальное состояние. Предоставлено: фотография Университета Пердью / Джон Андервуд.

В течение последнего десятилетия Стивен Конечны, почетный профессор факультета биологических наук Purdue, изучал потенциальную кнопку сброса: ген под названием PTF1a.

Работа гена PTF1a

«Ген PTF1a абсолютно необходим для нормального развития поджелудочной железы. Если у вас нет гена PTF1a, у вас не разовьется поджелудочная железа », — сказал Конечны. «Итак, вся наша идея заключалась в том, что если мы снова включим ген PTF1a в раковой клетке поджелудочной железы, что произойдет? Сможем ли мы обратить вспять фенотип рака? Действительно, именно это и происходит».

Конечны сотрудничал с лабораторией Хана, чтобы вывести эти результаты молекулярно-биологических исследований на новый уровень, протестировав их на реалистичной модели ацинуса — машине времени. Опубликованное исследование помещено на обложку недавнего выпуска журнала « Лаборатория на чипе » Королевского химического общества.

Исследователи обычно исследуют возможные подходы к лечению рака поджелудочной железы на животных моделях, но для развития рака поджелудочной железы у животных могут потребоваться месяцы. Возможность изучать концепции развития и лечения рака в столь же реалистичной микросреде сэкономит время и даст исследователям больше контроля над моделью.

Бумсу Хан

Бумсу Хан, профессор машиностроения, построил реалистичную модель структуры поджелудочной железы, которая действует как «машина времени», чтобы понять рак и обратить вспять его распространение. Предоставлено: фотография Университета Пердью / Джон Андервуд.

Модель, которую разработали исследователи Purdue, решает серьезную проблему, связанную с точным отображением анатомической сложности ацинуса — круглой полости, выстланной клетками.

«С инженерной точки зрения создание такой трехмерной полости нетривиально. Так что поиск способа создания этой полости — само по себе новшество», — сказал Хан.

В лаборатории Хана уже был опыт создания реалистичной модели другой структуры поджелудочной железы — протока, по которому рак растет после выхода из ацинуса. Исследователи взяли эти знания и разработали новую технику, которая строит проток и ацинус в двухэтапном процессе «вязкой аппликатуры».

Вот как это работает. Модель представляет собой стеклянную платформу размером с почтовую марку, установленную на предметном стекле микроскопа, и имеет две соединенные между собой камеры. Загрузка раствора коллагена в одну камеру заполняет форму пальца протока поджелудочной железы, который выпячивается, а затем расширяется, создавая структуру полости ацинуса во второй камере.

  • Помещение раковых клеток человека в ацинарную камеру сделало модель еще более реалистичной. Лаборатория Конечного сконструировала ген PTF1a линии клеток рака поджелудочной железы, чтобы он включался в присутствии доксициклина, соединения, обычно используемого в антибиотиках. Как только ген был активирован, клетки начали строить остальную часть ацинуса в модели Хана, что указывает на то, что они больше не были злокачественными и были перепрограммированы.
  • «В этой модели раковые клетки не только перепрограммируются, но и впервые мы можем показать нормальную трехмерную архитектуру ацинуса, которая очень похожа на те же структуры, которые мы видим в здоровой поджелудочной железе», — сказал Конечны.
  • Лаборатория Хана в настоящее время проводит эксперименты, изучающие возможную генную терапию на основе этих результатов.

Это исследование было частично поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения, Программы Walther Embedding по физическим наукам в онкологии и Центра исследований рака Пердью, который является одним из семи онкологических центров базовой лаборатории Национального института рака в стране.

Источник

Метки:



Плохой сон может усугубить заболевание легких

Некоторые пациенты с заболеваниями легких чувствуют себя хуже, чем другие. Может ли быть причиной сон? Согласно исследованию, проведенному исследователями Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF), плохой или нарушенный сон может иметь больший эффект, чем история курения, у людей с прогрессирующим заболеванием легких. Исследование показало, что недостаток сна может увеличить вероятность обострения у пациентов с ХОБЛ на…

Скрытая угроза потери слуха

В одном из крупнейших ретроспективных исследований такого рода исследователи проанализировали данные примерно 96 000 ушей и создали модель словесного счета, которая может определять степень скрытой потери слуха или повреждения кохлеарного нерва у людей. Модель оценки слов, которая может оценить степень скрытой потери слуха в человеческом ухе, была создана исследователями из Massachusetts Eye and Ear. Исследователи…

Связь возникновения инсульта с высоким кровяным давлением

Согласно новому исследованию, регулярный дневной сон связан с более высоким риском высокого кровяного давления и инсульта. Исследование Американской кардиологической ассоциации показывает связь между частым сном и высоким кровяным давлением. Частый или обычный дневной сон у взрослых был связан с повышенным на 24% риском инсульта и на 12% более высоким риском развития высокого кровяного давления по…

Чем опасен стресс во время беременности

Исследование также показало, что старшие братья и сестры могут снизить вероятность того, что у их младших братьев и сестер могут быть поведенческие проблемы. Беременные женщины, которые испытывают стресс на протяжении всей беременности, могут иметь проблемы с поведением своего будущего ребенка, хотя это менее распространено, если у них есть брат или сестра. Исследователи из Лейпцига, в…

Обнаружен новый подтип рака высокого риска

Недавно выявленные опухоли, называемые гепатобластомами с признаками гепатоцеллюлярной карциномы, часто не поддаются традиционному лечению и имеют неблагоприятный прогноз при отсутствии более агрессивных хирургических процедур. Новый подтип рака печени у детей с высоким риском был обнаружен с помощью молекулярного профилирования До недавнего времени почти все виды рака печени у детей классифицировались как гепатобластома или гепатоцеллюлярная карцинома….