Nytt lungvävnad-på-ett-chip-system erbjuder snabb testning av potentiella fibrotiska behandlingar

Lungfibros är en av de vanligaste och allvarligaste typerna av lungsjukdom. Nu har NIBIB-finansierade forskare utvecklat ett in vitro-system för lungvävnad-på-ett-chip som efterliknar lungfibros, erbjuder snabb testning av potentiella nya antifibrotiska behandlingar.

Lungfibros kännetecknas av progressiv lungstyvhet och ärrbildning. Det uppskattas att nära 200, 000 individer drabbas i USA med mer än fem miljoner drabbade över hela världen. Hälften av de drabbade individerna dör inom fem år efter diagnosen. Den progressiva vävnadsstyvningen vid fibros är också en signifikant faktor vid hjärtsvikt, levercirros, och njursjukdom.

Lungärrbildningen som uppstår vid lungfibros är irreversibel och det finns ingen behandling som helt kan stoppa sjukdomsprogressionen. För närvarande, endast två läkemedel kan hjälpa till att bromsa sjukdomsförloppet, pirfenidon och nintedanib. Ett antal nya kandidatterapier som kan stoppa eller till och med vända processen har identifierats. Dock, att testa dem är svårt och dyrt på grund av den långsamma utvecklingen av sjukdomen i djurmodeller eller kliniska prövningar på människor.

För att lösa detta problem har ett team av bioingenjörer från State University of New York i Buffalo, och University of Toronto i Kanada har utvecklat ett lungvävnad-på-ett-chipsystem som har egenskaper hos fibrotisk lungvävnad. Utvecklingen av det unika mikrotissuesystemet som en plattform för testning av anti-fibrosbehandlingar finansierades av National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) och rapporteras i tidskriften Naturkommunikation.

Forskarna använde mikrolitografi för att skriva ut matriser med små kvadrater, med mikropilar omkring tjockleken på ett människohår placerat runt kanterna på varje enskilt torg. De kom på ett sätt att odla lungalveolär vävnad-; de små säckarna som fylls med luft i lungorna-; så att vävnaden sträcks ut som en studsmatta över mikropilarna.

Mikrotissorna behandlades med TGF-beta, vilket får vävnaden att dra ihop sig och stelna. Detta härmar förstyvningen av lungalveolärvävnaden hos människor som lider av sjukdomen, och böjer mikropilarna, som kan observeras under ett mikroskop. Resultatet är en mikrotissemodell av lungfibros.

Avslappning av den fibrotiska böjningen av mikropilarna efter behandling med pirfenidon och nintedanib bekräftade att systemet är en tillförlitlig modell för lungfibros, som svarar på läkemedelsbehandling.

"Vi förväntar oss att vårt system kommer att påskynda översättningen av antifibrotiska behandlingar från laboratorier till kliniken, "sa seniorförfattaren Ruogang Zhao, Ph.D., biträdande professor vid institutionen för biomedicinsk teknik vid universitetet i Buffalo. "Vi anpassar nu systemet för att modellera patologin för andra membransjukdomar som fibros i näthinnan och tarmfibros i samband med Crohns sjukdom."

• Forskare upptäcker orsaken till att många cancerblåsecancerpatienter inte svarar på immunterapi
• NYU Langone Hospital – Brooklyn erbjuder avancerad robotassisterad kirurgi för att behandla komplexa bråck