Поскольку могут потребоваться недели, чтобы вырастить клетки человека в неповрежденные дифференцированные и функциональные ткани в Жареном картофеле Органа, таком как те, которые подражают легкому и кишечнику, и исследователи стремятся понять, как наркотики, токсины или другие волнения изменяют структуру ткани и функцию, команда в Институте Wyss Биологически Вдохновленной Разработки во главе с Дональдом Ингбером искала способы неагрессивно контролировать здоровье и зрелость клеток, культивированных в этих микрожидких устройствах за расширенные времена. Было особенно трудно измерить изменения в электрических функциях клеток, выращенных в Жареном картофеле Органа, который обычно электрически активен, таков как нейронные клетки в мозгу или избиении сердечных клеток, и во время их дифференцирования и в ответ на наркотики.
Теперь, команда Ингбера сотрудничала с Основным Преподавателем Wyss Китом Паркером и его группой, чтобы принести решения этих проблем, оснащая Жареный картофель Органа встроенными электродами, которые позволяют точный и непрерывный контроль трансэпителиального электрического сопротивления (TEER), широко используемую меру здоровья ткани и дифференцирования и оценки в реальном времени электрической деятельности живых клеток, как продемонстрировано в модели Heart Chip.Ингбер, Доктор медицины, доктор философии, является Директором-основателем Института Wyss и также профессором Джуды Фолкмена Сосудистой Биологии в HMS и Сосудистой Программы Биологии в Бостоне Детская Больница, а также профессор Биоинженерии в Школе Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук (МОРЯ). И Паркер – также Семейный профессор Tarr Биоинженерии и Прикладной Физики в МОРЯХ.
«Этот электрически активный Жареный картофель Органа помогает открыть окно в то, как живущие клетки человека и ткани функционируют в контексте органа, не имея необходимость входить в человеческое тело или даже удалять клетки из нашего жареного картофеля», сказал Ингбер. «Мы можем теперь начать учиться, как различные барьеры ткани ранены в режиме реального времени инфекцией, радиацией, воздействием препарата или даже недоеданием, и как и когда они заживают в ответ на новую регенеративную терапию».Измерение TEER используется, чтобы определить количество потока ионов между электродами и через интерфейс ткани-ткани, сделанный из определенного для органа эпителия и эндотелия, который является основным компонентом многого из человеческого Жареного картофеля Органа Института. Эпителиальные клетки формируют слои ткани, которые покрывают нашу кожу и внутренние поверхности большинства наших внутренних органов, в то время как эндотелиальные клетки выравнивают смежные транспортирующие кровь суда и капилляры, которые поддерживают их функции. Оба из этих слоев клетки действуют как барьер для маленьких молекул и ионов, который защищает органы и позволяет специализированные функции, такие как поглощение в кишечнике или секреция мочи в почке.
С другой стороны лекарственные токсичности, инфекции, воспламенение и другие вредные стимулы могут разрушить эти барьеры. Измерения TEER, которые основаны на ограничении прохода иона или электрического сопротивления, могут таким образом использоваться, чтобы оценить обоих основание функциональная целостность этих слоев клетки и ответов повреждения, которые вызваны наркотиками или другими токсичными веществами. «Используя новый процесс фальсификации слоя слоем, мы создали микрожидкую окружающую среду, в которой TEER-имеющие-размеры электроды – составные компоненты архитектуры чипа и помещены максимально близко в ткани, выращенные в одной или обоих из двух параллельных бегущих каналов», сказал Оливье Анри, доктор философии, Инженер Штата Института Wyss, который был движущей силой новых Структур кристалла Органа. «В отличие от прошлых проектов электрода, эта фиксированная геометрия позволяет точные измерения, которые полностью сопоставимы в и между экспериментами, и которые говорят нам точно, как ткани как этот легкого или разрушают зрелый в канале, остаются в форме и ломаются в состоянии наркотического опьянения или другие манипуляции».Структура кристалла Органа TEER-измерения команды Висса издана в Лаборатории на Чипе. Другими авторами в дополнение к Ингберу и Генри был Реми Вилленэйв, доктор философии, Постдокторант, работающий с Ингбером во время исследования, и Виссом Ресиркэрсом Майклом Кронсом, Уильямом Лейневебером и Максимилианом Бензом.
Во втором исследовании, о котором также сообщают в Лаборатории относительно Чипа, команда Ингбер-Генри сотрудничала с Китом Паркером, у которого есть сильный исследовательский интерес сердечная биология. Сотрудничество, этот Wyss, междисциплинарная команда далее увеличила функциональность жареного картофеля TEER, объединив «Много Множества Электрода» (MEAs) в жареном картофеле, который может измерить поведение электрически активных клеток как бьющиеся клетки сердечной мышцы.
Используя чип TEER-MEA, исследователи построили избиение vascularized, Хирт Входят в долю, какие человеческие кардиомиоциты культивированы в одном микрожидком канале, который отделен тонкой полуводопроницаемой мембраной с секунды, найдите что-либо подобное сосудистому каналу с подкладкой эндотелия. Чтобы проверить новые возможности чипа, команда рассматривала vascularized Хирта Чипа с известным подстрекательским стимулятором, который определенно разрушает эндотелиальные барьеры или сердечный стимулятор, который действует непосредственно на кардиомиоциты.«Этот новый чип позволяет нам выполнить живые электрофизиологические измерения, чтобы оценить целостность эндотелиального барьера в сердце, используя измерения TEER, одновременно определяя количество бьющейся частоты сердечных клеток, используя MEA. Это позволяет нам показывать, как наркотики затрагивают сердечные функции в сценарии, где два населения клетки тесно соединено», сказал Бен Мэоз, доктор философии, co-first автор на втором исследовании, который также является Товарищем Разработки технологий в Институте Wyss и членом группы Паркера.
Мэоз разделил первое авторство с Генри и Анной Херлэнд, доктором философии, который работал Постдокторантом в команде Ингбера, и теперь доцент в Королевском технологическом институте и Институте Karolinska в Стокгольме, Швеция. Кроме того, исследование было создано Уильямом Лейневебером, тремя дополнительными членами группы Паркера, Мораном Ядидом, доктором философии, Джоном Дойлом, и Виллом Куджэлой, доктором философии, и доктором философии Научного сотрудника Wyss Роберта Манникса., и Эдвард Фицджеральд, бывший Аспирант в команде Ингбера.«Будущее Органов на жареном картофеле – инструментованный жареный картофель: идея, что экспериментатор вынут из петли во время сбора данных. Непрерывный сбор данных прочь имитаторов органа – то, что мы должны измерить эффективность и безопасность наркотиков во время долговременных экспериментов.
Эти виды технологий предлагают нам степень детализации, которую мы не имели прежде», сказал Кит Паркер.