Forscher am Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard University und am Boston Children’s Hospital haben ein menschliches in vitro-Modell entwickelt, das eine Strahlungs-induzierte Lungenverletzung (RILI) und die Strahlungsdosis-Sensitivität genau nachahmt. RILI ist eine häufige Nebenwirkung der Strahlentherapie bei Krebspatienten und eine potenzielle Folge von nuklearen Zwischenfällen. Der menschliche Lung Alveolus Chip, ein mikrofluidisches Kultursystem, stellt die alveolar-kapilläre Schnittstelle in der Lunge nach und bildet Schlüsselelemente von RILI ab, wie zum Beispiel deoxyribonucleic acid (DNA)-Schäden, Veränderungen in der Genexpression, Entzündungen und Zellschädigung. Das Modell konnte die Wirksamkeit von zwei Medikamenten bei der Unterdrückung von akuter RILI bewerten und zeigt somit sein Potenzial als präklinische Plattform für die Arzneimittelentwicklung. Die Forscher sind der Meinung, dass dieses Modell zu einem besseren Verständnis der RILI-Pathologie und zur Entwicklung neuer Behandlungs- und Präventionsstrategien führen könnte.
Einführung
In diesem Artikel wird ein bahnbrechendes menschliches In-vitro-Modell untersucht, das von Forschern am Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard University und am Boston Children’s Hospital entwickelt wurde. Das Modell stellt strahleninduzierte Lungenschäden (RILI) genau dar, eine häufige Nebenwirkung der Strahlentherapie bei Krebspatienten und eine potenzielle Folge von nuklearen Zwischenfällen.
Der Human Lung Alveolus Chip
Die Forscher haben ein mikrofluidisches Kultursystem namens Human Lung Alveolus Chip entwickelt. Dieser Chip rekonstruiert die alveolo-kapilläre Schnittstelle in der Lunge und bietet eine präzisere Darstellung der menschlichen Lunge im Vergleich zu herkömmlichen In-vitro-Modellen.
Verständnis von RILI
Um eine wirksame Behandlungsstrategie für RILI zu entwickeln, ist es wichtig, die Pathologie der Erkrankung zu verstehen. Der Human Lung Alveolus Chip ermöglicht es den Forschern, wichtige Merkmale von RILI zu untersuchen, darunter DNA-Schäden, Veränderungen der Genexpression, Entzündungen und Zellschäden.
Merkmale und Vorteile des Human Lung Alveolus Chips
Durch die genaue Nachbildung der alveolo-kapillären Schnittstelle und die Simulation von RILI bietet der Human Lung Alveolus Chip mehrere Merkmale und Vorteile gegenüber herkömmlichen In-vitro-Modellen:
- Genaue Darstellung der menschlichen Lunge
- Möglichkeit, DNA-Schäden, Veränderungen der Genexpression, Entzündungen und Zellschäden zu untersuchen
- Potenzial zur Bewertung der Wirksamkeit von Medikamenten
- Potenzial für präklinische Arzneimittelforschung
Nachbildung von RILI
Der Human Lung Alveolus Chip stellt erfolgreich wichtige Merkmale von RILI nach, einschließlich der molekularen und zellulären Veränderungen, die als Reaktion auf Strahlung auftreten. Dies bietet den Forschern ein wertvolles Werkzeug zur Untersuchung der Pathologie von RILI und zur Entwicklung neuer Behandlungsstrategien.
Bewertung der Wirksamkeit von Medikamenten
Einer der Hauptvorteile des Human Lung Alveolus Chips ist seine Fähigkeit, die Wirksamkeit von Medikamenten bei der Unterdrückung von akutem RILI zu bewerten. Die Forscher konnten zwei Medikamente mit Hilfe des Chips testen und ihr Potenzial als Behandlungsoptionen nachweisen.
Potentielle Anwendungen
Die Entwicklung des Human Lung Alveolus Chips eröffnet mehrere potenzielle Anwendungen auf dem Gebiet der RILI-Forschung und -Behandlung:
- Verbessertes Verständnis der Pathologie von RILI
- Entwicklung neuer Behandlungsstrategien
- Prävention von RILI
- Identifikation neuer Zielstrukturen für Medikamente
Verständnis der Pathologie von RILI
Durch die genaue Nachbildung von RILI in einem menschlichen In-vitro-Modell hoffen die Forscher, ein besseres Verständnis für die Pathologie der Erkrankung zu entwickeln. Dieses Wissen kann helfen, die molekularen und zellulären Mechanismen von RILI zu identifizieren und die Entwicklung wirksamer Behandlungsmethoden zu unterstützen.
Entwicklung neuer Behandlungsstrategien
Der Human Lung Alveolus Chip kann als Plattform dienen, um die Wirksamkeit verschiedener Medikamente bei der Behandlung von RILI zu testen und zu bewerten. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten zur Identifizierung neuer Behandlungsstrategien und zur Optimierung bereits bestehender Ansätze.
Prävention von RILI
Mit einem besseren Verständnis der Pathologie von RILI könnte es möglich sein, präventive Maßnahmen zu entwickeln, die die Häufigkeit und Schwere von Lungenschäden, die durch Strahlentherapie oder nukleare Zwischenfälle verursacht werden, reduzieren können.
Identifikation neuer Zielstrukturen für Medikamente
Der Human Lung Alveolus Chip kann dazu verwendet werden, vielversprechende Zielstrukturen für Medikamente zu identifizieren, die für die Entwicklung neuer Therapeutika weiter untersucht werden können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von RILI.
Schlussfolgerung
Die Entwicklung des Human Lung Alveolus Chips stellt einen bedeutenden Durchbruch im Verständnis und in der Behandlung von bestrahlungsinduzierten Lungenschäden dar. Durch die genaue Nachbildung der alveolo-kapillären Schnittstelle und die Nachstellung wichtiger Merkmale von RILI bietet dieses menschliche In-vitro-Modell neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Pathologie von RILI und zur Entdeckung wirksamer Behandlungsmethoden.
