Immunkompetentes Alveolen-on-Chip-Modell zur Untersuchung der Immunantworten der Alveolarschleimhaut
May 31st, 2024
Lung-on-Chip-Modelle übertreffen herkömmliche 2D-Kulturen, indem sie die Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche und die Perfusion der Endothelzellen nachahmen und den Blutfluss und den Nährstoffaustausch simulieren, die für lungenphysiologische Studien entscheidend sind. Dies erhöht die Relevanz der Lungenforschung und bietet eine dynamische, physiologisch genaue Umgebung, um das Verständnis und die Behandlung von Atemwegsinfektionen zu verbessern.
Wir entwickeln physiologisch relevante in vitro Modelle, um mechanistische Fragestellungen bei humanen Infektionen zu beantworten. Unser Fokus liegt auf der Immunantwort des Wirts. Wenn wir dieses Modell verwenden, um die komplexe Interaktion des Erregers mit dem Wirt zu analysieren, um molekulare und zelluläre Ziele für therapeutische Optionen bei menschlichen Infektionen zu identifizieren.
Die Arbeit an einem Chip-Modell wie dem Lung-on-Chip-Modell, das durch logische Komplexität mit spezifischen Forschungsbedürfnissen in Einklang gebracht wird und Einblicke in die Regulation der Mensch-Wirt-Reaktion bietet. Dieses System ahmt die zelluläre Zusammensetzung und 3D-Struktur in vivo nach und bietet so definiertere Bedingungen und einen hohen Durchsatz als die Tierversuche. Bei der Lung-on-Chip-Technologie besteht eine der größten Herausforderungen darin, die richtigen Zelltypen auszuwählen, die die komplexe Funktionalität der Lunge für die Ergebnisse von Infektionsstudien nachahmen.
Darüber hinaus ist es von entscheidender Bedeutung, den Zeitrahmen des Experiments über traditionelle In-vitro-Modelle hinaus zu erweitern. Durch die billige Fähigkeit, die Lebensfähigkeit der Zellen mit kontinuierlichem Nährstofffluss für eine längere Beobachtung aufrechtzuerhalten, ist das Experiment ebenfalls notwendig. Wir haben das mikrofluidische Basismodell der menschlichen Alveolen als effektives Werkzeug zur Nachahmung der menschlichen Alveolenumgebung entwickelt.
Dies wurde durch die Anwendung von Perfusion erreicht, um den Blutfluss nachzuahmen, und auch durch eine mechanische Stimulation der Endothelzellen. Und auch die Integration der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche für die Epithelzellen, indem sie der Luft ausgesetzt werden. Der nächste Schritt besteht darin, dieses Modell auf eine fortschrittlichere Plattform auszuweiten, wie z. B. das auf induzierten pluripotenten Stammzellen basierende Modell.
Auf diese Weise wollen wir die personalisierte Medizin näher an die Anwendung bringen, insbesondere im Rahmen der antiviralen Wirkstoffprüfung und als Werkzeug für die biomedizinische Forschung und pharmazeutische Entwicklung.
Überblick
Diese Studie präsentiert die Entwicklung von Lung-on-a-chip-Modellen, die die Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche und die endotheliale Zellperfusion nachbilden und so das Verständnis von Atemwegsinfektionen verbessern. Diese Modelle bieten eine dynamische und physiologisch genaue Umgebung für die Lungenforschung.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Biologie
- In-vitro-Modelle
Hintergrund
- Traditionelle 2D-Kulturen fehlen an physiologischer Relevanz.
- Die Lung-on-a-chip-Technologie ahmt In-vivo-Bedingungen nach.
- Das Verständnis von Wirt-Pathogen-Interaktionen ist entscheidend für die therapeutische Entwicklung.
- Herausforderungen umfassen die Auswahl geeigneter Zelltypen für die Funktionalität.
Zweck der Studie
- Zur Entwicklung von In-vitro-Modellen, die menschliche Infektionen genau widerspiegeln.
- Um die Interaktionen zwischen Krankheitserregern und dem menschlichen Wirt zu analysieren.
- Um molekulare und zelluläre Ziele für Therapien zu identifizieren.
Verwendete Methoden
- Organ-on-a-chip-Technologie
- Auswahl relevanter Zelltypen
- Hochdurchsatz-Experimentierung
- Erweiterte experimentelle Zeitrahmen
Hauptergebnisse
- Lung-on-a-chip-Modelle liefern Einblicke in die Regulation der menschlichen Wirtsantwort.
- Diese Modelle balancieren biologische Komplexität mit spezifischen Forschungsbedürfnissen.
- Sie bieten definiertere Bedingungen im Vergleich zu traditionellen In-vitro-Modellen.
- Erweiterte Zeitrahmen ermöglichen eine bessere Simulation von Infektionsstudien.
Schlussfolgerungen
- Lung-on-a-chip-Modelle erhöhen die Relevanz der Lungenforschung.
- Sie erleichtern ein besseres Verständnis von Atemwegsinfektionen.
- Diese Modelle sind entscheidend für die Weiterentwicklung therapeutischer Optionen.
Häufig gestellte Fragen
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:08
Preparation and Maintenance of Human Umbilical Vein Endothelial Cells in Biochips for Establishing an Air‐Liquid Interface
5:42
Advanced Biochip Perfusion and Air‐Liquid Interface Establishment of Human Umbilical Vein Endothelial Cells for Tissue Culture Analysis
