Navorsers het 'n "hartaanval op 'n skyfie" ontwikkel wat 'n paar sleutelkenmerke van 'n hartaanval in 'n relatief eenvoudige en maklik-om-te gebruik stelsel herhaal. Dit kan eendag as 'n toetsbed dien om nuwe hartmedisyne en selfs persoonlike medisyne te ontwikkel.
USC navorsers Megan McCain en postdoktor Megan Rexius-Hall het 'n mikroskaalmodel ontwerp wat sleutelaspekte van miokardiale infarksie kan herhaal en eendag kan dien as 'n toetsbed vir nuwe persoonlike hartmedisyne.
'n "Hartaanval op 'n skyfie" - 'n toestel wat eendag as 'n toetsbed kan dien om nuwe hartmedisyne en selfs persoonlike medisyne te ontwikkel - is ontwikkel deur navorsers aan die Universiteit van Suid-Kalifornië (USC) Alfred E. Mann Departement Biomediese Ingenieurswese.
"Ons toestel herhaal 'n paar sleutelkenmerke van 'n hartaanval in 'n relatief eenvoudige en maklik-om-te gebruik stelsel," sê Megan McCain, 'n medeprofessor in biomediese ingenieurswese en stamselbiologie en regeneratiewe medisyne, wat die toestel saam met die postdoktorale navorser Megan ontwikkel het. Rexius-saal.
“Dit stel ons in staat om duideliker te verstaan hoe die hart na 'n hartaanval verander. Van daar af kan ons en ander middels ontwikkel en toets wat die doeltreffendste sal wees om die verdere afbraak van hartweefsel wat na 'n hartaanval kan voorkom, te beperk,” het McCain bygevoeg.
McCain, 'n "hartweefselingenieur", wie se werk voorheen die mede-ontwikkeling van 'n hart op 'n skyfie ingesluit het, en Rexius-Hall beskryf hul bevindings in 'n onlangs vrygestelde artikel in die joernaal Wetenskap Voorskotte getiteld "'n Miokardiale infarkt-grenssone-op-'n-skyfie demonstreer duidelike regulering van hartweefselfunksie deur 'n suurstofgradiënt."
Amerika se nr. 1 moordenaar
Koronêre hartsiekte is Amerika se nr. 1 moordenaar. In 2018 het 360,900 12.6 Amerikaners daaraan beswyk, wat hartsiektes volgens die AHA verantwoordelik maak vir 2005% van alle sterftes in die Verenigde State. Erge koronêre hartsiekte kan 'n hartaanval veroorsaak, wat verantwoordelik is vir baie van daardie pyn en lyding. Hartaanvalle vind plaas wanneer vet, cholesterol en ander stowwe in die kransslagare die vloei van suurstofryke bloed na 'n deel van die hart ernstig verminder. Tussen 2014 en 805,000 het gemiddeld XNUMX XNUMX Amerikaners per jaar hartaanvalle gehad.
Selfs as 'n pasiënt 'n hartaanval oorleef, kan hulle mettertyd al hoe meer moeg, enerweer en siek word; sommige sterf selfs weens hartversaking. Dit is omdat hartselle nie regenereer soos ander spierselle nie. In plaas daarvan verskyn immuunselle op die plek van besering, waarvan sommige skadelik kan wees. Boonop ontwikkel littekens wat die hart verswak en die hoeveelheid bloed wat dit kan pomp.
Mikroskaalmodel wat deur USC-navorsers Megan Mccain en Megan Rexius ontwikkel is wat sleutelaspekte van miokardiale infarksie kan herhaal en dalk eendag as 'n toetsbed vir nuwe persoonlike hartmedisyne kan dien. Krediet: Megan Rexius
Wetenskaplikes verstaan egter nie heeltemal hierdie proses nie, veral hoe hartselle in die gesonde en beseerde dele van die hart met mekaar kommunikeer en hoe en hoekom hulle verander ná 'n hartaanval.
McCain en Rexius-Hall glo hul hartaanval op 'n skyfie kan lig werp op daardie raaisels.
"Fundamenteel wil ons 'n model hê wat kan lei tot 'n beter begrip van hartaanvalbesering," het Rexius-Hall gesê.
Hartaanval op 'n skyfie
Die hartaanval op 'n skyfie word letterlik van die grond af gebou. Aan die basis is 'n 22-millimeter-by-22-millimeter vierkante mikrofluïdiese toestel effens groter as 'n kwart - gemaak van 'n rubberagtige polimeer genaamd PDMS - met twee kanale aan teenoorgestelde kante waardeur gasse vloei. Daarbo sit 'n baie dun lagie van dieselfde rubbermateriaal, wat deurlaatbaar is vir suurstof. 'n Mikrolaag proteïen word dan bo-op die skyfie gevorm, "sodat die hartselle in lyn is en dieselfde argitektuur vorm wat ons in ons harte het," het McCain gesê. Laastens word knaagdierhartselle bo-op die proteïen gekweek.
Om 'n hartaanval na te boots, word gas met suurstof en gas sonder suurstof deur elke kanaal van die mikrofluïdiese toestel vrygestel, "wat ons hart op 'n skyfie blootstel aan 'n suurstofgradiënt, soortgelyk aan wat werklik in 'n hartaanval gebeur," het McCain gesê.
Omdat die mikrofluïdiese toestel klein, duidelik en maklik is om op 'n mikroskoop te sien, het McCain bygevoeg, dit stel navorsers ook in staat om intydse funksionele veranderinge waar te neem wat soms in die hart plaasvind na 'n aanval, insluitend 'n aritmie, of 'n onreëlmatige hartklop. , en kontraktiele disfunksie, of afname in die sametrekkingssterkte van die hart. In die toekoms kan navorsers die model meer kompleks maak deur immuunselle of fibroblaste by te voeg, die selle wat die litteken na 'n hartaanval genereer.
Daarenteen kan navorsers nie veranderinge aan hartweefsel intyds met dieremodelle kyk nie. Daarbenewens stel tradisionele selkultuurmodelle hartselle eenvormig bloot aan hoë, medium of lae vlakke van suurstof, maar nie 'n gradiënt nie. Dit beteken dat hulle nie kan naboots wat werklik gebeur met beskadigde hartselle in die sogenaamde grenssone ná ’n hartaanval nie, het Rexius-Hall gesê.
McCain bygevoeg: Dit is baie opwindend en lonend om te sien dat ons toestel 'n positiewe impak op pasiëntlewens in die nabye toekoms sal hê, veral vir hartaanvalle, wat uiters algemeen voorkom."
Verwysing: "'n Miokardiale infarkt-grenssone-op-'n-skyfie demonstreer duidelike regulering van hartweefselfunksie deur 'n suurstofgradiënt" 7 Desember 2022, Wetenskap Voorskotte.
DOI: 10.1126/sciadv.abn7097
Ander mede-outeurs op hierdie referaat sluit in Natalie Khalil, 'n USC Viterbi Ph.D. student in biomediese ingenieurswese; Sean Escopete en Sarah Parker van die Smidt Heart Institute by Cedars-Sinai Mediese Sentrum; en Xin Li, Jiayi Hu, Hongyan Yuan van die Departement Meganika en Lugvaart-ingenieurswese aan die Suidelike Universiteit van Wetenskap en Tegnologie in China.
Die Nasionale Hart-, Long- en Bloedinstituut en die American Heart Association (AHA) het hierdie navorsing ondersteun.
