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.
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.
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, 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.
Метки: Биохимия
Здоровье человека невозможно рассматривать фрагментарно. Состояние полости рта напрямую связано с работой пищеварительной, иммунной и даже сердечно-сосудистой систем. Несмотря на это, стоматологические проблемы часто откладываются «на потом», особенно если боль носит периодический характер. Между тем воспалительные процессы в зубах могут длительное время развиваться скрыто, постепенно влияя на общее самочувствие. Одним из распространённых примеров является воспаление…
В последние годы отношение к здоровью заметно изменилось. Всё меньше людей воспринимают медицинскую помощь как экстренную меру «на случай болезни» и всё чаще — как регулярный, осознанный процесс. Современный образ жизни, высокий уровень стресса, сидячая работа и информационная перегрузка требуют иного подхода: системного, профилактического и ориентированного на долгосрочный результат. На этом фоне растёт интерес к…
Раздел «Ортопедические компоненты SLIM» на сайте B&B Dental предлагает полный набор решений для работы с имплантами Slim. Основное преимущество этого направления — утончённый профиль компонентов, что позволяет оптимально сочетать функциональность, эстетику и комфорт пациента. Компоненты SLIM разработаны таким образом, чтобы минимизировать объём протеза в зоне абатмента, уменьшить выступающие части и сделать соединение как можно менее…
Ивермектин Масштабное исследование, проведённое в Кении и Мозамбике, показало, что массовое применение ивермектина — противопаразитарного препарата — снизило заболеваемость малярией на 26%. Действие препарата удивительно: он делает человеческую кровь смертельной для комаров, убивая их после укуса. Этот новый подход может дополнить традиционные средства, такие как противомоскитные сетки, которые утратили эффективность из-за устойчивости комаров. Более того,…
Скрытый ген хранит ключ к таинственному питательному веществу, необходимому для жизни. Открытие переосмысливает то, что мы знаем о диете, болезнях и генетике человека. Международная группа ученых под руководством исследователей из Университета Флориды и Тринити-колледжа в Дублине разгадала тайну, которая десятилетиями озадачивала биологов: как организм человека усваивает важнейший микроэлемент, необходимый для всего: от работы мозга до…
