Lungenfibrose ist durch fortschreitende Lungensteifigkeit und Narbenbildung gekennzeichnet. Es wird geschätzt, dass fast 200, 000 Menschen sind in den USA betroffen, davon mehr als fünf Millionen weltweit. Die Hälfte der Betroffenen stirbt innerhalb von fünf Jahren nach der Diagnose. Die fortschreitende Gewebeversteifung bei Fibrose ist auch ein wesentlicher Faktor bei Herzinsuffizienz, Leberzirrhose, und Nierenerkrankungen.
Die Lungenvernarbung, die bei Lungenfibrose auftritt, ist irreversibel und es gibt keine Behandlung, die das Fortschreiten der Krankheit vollständig stoppen kann. Zur Zeit, nur zwei Medikamente können den Krankheitsprozess verlangsamen, Pirfenidon und Nintedanib. Es wurden eine Reihe neuer Therapiekandidaten identifiziert, die den Prozess stoppen oder sogar umkehren könnten. Jedoch, sie zu testen ist aufgrund der langsamen Entwicklung der Krankheit in Tiermodellen oder klinischen Studien am Menschen schwierig und teuer.
Um dieses Problem anzugehen, hat ein Team von Bioingenieuren der State University of New York in Buffalo, und die University of Toronto in Kanada haben ein Lungengewebe-auf-einem-Chip-System entwickelt, das Eigenschaften von fibrotischem Lungengewebe aufweist. Die Entwicklung des einzigartigen Mikrogewebesystems als Plattform zum Testen von Antifibrose-Behandlungen wurde vom National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) gefördert und wird in der Fachzeitschrift berichtet Naturkommunikation.
Die Forscher verwendeten Mikrolithographie, um Anordnungen von winzigen Quadraten zu drucken. mit Mikrosäulen von der Dicke eines menschlichen Haares, die an den Rändern jedes einzelnen Quadrats angebracht sind. Sie entwickelten eine Möglichkeit, Lungenalveolargewebe – die kleinen Säcke, die sich mit Luft in der Lunge füllen – wachsen zu lassen, sodass das Gewebe wie ein Trampolin über die Mikrosäulen gespannt wird.
Die Mikrogewebe wurden mit TGF-beta behandelt, wodurch sich das Gewebe zusammenzieht und versteift. Dies imitiert die Versteifung des Lungenalveolargewebes bei Menschen, die an der Krankheit leiden, und biegt die Mikrosäulen, die unter einem Mikroskop beobachtet werden können. Das Ergebnis ist ein Mikrogewebemodell der Lungenfibrose.
Die Entspannung der fibrotischen Biegung der Mikrosäulen nach der Behandlung mit Pirfenidon und Nintedanib bestätigte, dass das System ein zuverlässiges Modell der Lungenfibrose ist, die auf eine medikamentöse Behandlung anspricht.
„Wir erwarten, dass unser System die Übertragung antifibrotischer Therapien aus dem Labor in die Klinik beschleunigt. ", sagte Senior-Autor Ruogang Zhao, Ph.D., Assistenzprofessor am Department of Biomedical Engineering der University at Buffalo. "Wir passen das System jetzt an, um die Pathologie anderer Membranerkrankungen wie Fibrose in der Netzhaut und Darmfibrose im Zusammenhang mit Morbus Crohn zu modellieren."
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