病人的干细胞用于制造“心disease-on-a-chip”

哈佛大学的科学家们已经合并干细胞和“organ-on-a-chip”技术的发展,第一次功能人类心脏组织携带一种遗传性心血管疾病。研究个性化医学似乎是一个巨大的进步,因为它是工作证明一大块组织包含病人的特定的遗传性疾病可以被复制在实验室。

这项工作发表在自然医学,是一个协作努力的结果汇集科学家从哈佛干细胞研究所,生物工程研究所,波士顿儿童医院、哈佛大学工程与应用科学学院,哈佛医学院。它结合了“organs-on-chips”专长的凯文·帕克,博士和干细胞研究和临床见解威廉•聚氨酯。

使用他们的跨学科的方法,调查人员模拟了心血管疾病巴斯综合症,一种罕见的x连锁心脏疾病引起的单个基因的突变称为Tafazzin,或小胡子。这种疾病,目前无法治愈,主要出现在男孩,与一系列的症状影响心脏和骨骼肌的功能。

研究人员花了两个巴斯综合症患者的皮肤细胞,细胞变成和操纵干细胞把这些病人的小胡子突变。而不是使用干细胞生成在培养皿中单一的心脏细胞,这些细胞被种植在芯片排列着人类细胞外基质蛋白,模仿他们的自然环境,欺骗细胞加入在一起他们会如果他们形成病变人类的心脏。工程病变组织收缩很弱,在巴斯综合症患者的心肌。

研究人员然后使用基因组编辑技术,哈佛开创合作者乔治教堂,博士在正常细胞变异小胡子,证实这种突变就足以导致工程组织薄弱的收缩。另一方面,交付小胡子基因产物在实验室纠正病变组织收缩缺陷,创建第一个组织模型的修正遗传心脏病。

“你不真正了解单个细胞的基因突变的意义,直到你构建一个大的器官,看看它的功能或没有功能,”帕克说,他花了十多年致力于“organs-on-chips”技术。“在巴斯综合症患者的细胞生长,我们看到弱收缩和不规则组织大会。能够模拟疾病从一个细胞到心脏组织,我认为这是一个巨大的进步。”

此外,科学家们发现,小胡子突变在这样一种方式干扰线粒体的正常活动,通常被称为细胞的发电厂在能源中的作用。然而,突变似乎并不影响细胞的整体能源供应。在什么可能是一个新发现线粒体功能,研究人员描述之间的直接联系线粒体功能和心脏细胞构建本身的能力,使其收缩。

“小胡子突变让巴斯综合症细胞产生过多的活性氧或ROS-a mitochondria-which没有公布的正常细胞新陈代谢的副产品被认为是这种疾病的一个重要组成部分,“Pu说,谁在乎的障碍患者。

“我们表明,至少在实验室里,如果你满足过多的活性氧的生产就可以恢复收缩功能,“Pu补充道。“现在,是否可以达到的一个动物模型或一个病人是一个不同的故事,但如果能够完成,它将显示一个新的治疗角。”

他的团队正试图翻译这一发现通过活性氧治疗和基因替代疗法在动物模型中巴斯综合征是否任何可能帮助人类患者。与此同时,科学家们使用人类的心脏disease-on-a-chip作为药物可能在试验或测试平台已经批准,可能是有用的治疗这种疾病。

“我们尝试一次线程多个针,它也得到了回报,”帕克说。“我觉得我们有武器工业的技术和大学校园后与他们需要的工具去研究这种疾病。”

帕克和聚氨酯,第一次谈到合作在2012年斯德哥尔摩会议,信用关系和科学的成功研究一致。帕克声称“organs-on-chips”技术,一直是他的实验室的旗舰只有这么快工作,因为高质量的Pu patient-derived的心脏细胞。

“当我们第一次有那些细胞芯片,梅根,共同第一作者,发短信给我这是工作,”他回忆道。“我们认为我们会有一个更加困难。”

”当我问有什么独特的哈佛大学,我总是把这个故事,“Pu说。”人的多样化和尖端技术可用在哈佛当然使得这一研究成为可能。”

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