2.8 C
Brüssel
Sonntag, Januar 29, 2023

Herzinfarkt auf einem Chip: Replikation der Schlüsselaspekte von Amerikas Killer Nr. 1

HAFTUNGSAUSSCHLUSS: Die in den Artikeln wiedergegebenen Informationen und Meinungen sind die derjenigen, die sie angeben, und es liegt in ihrer eigenen Verantwortung. Die Veröffentlichung in der European Times bedeutet nicht automatisch die Billigung der Meinung, sondern das Recht, sie zu äußern.

svg%3E - Herzinfarkt auf einem Chip: Replikation der Schlüsselaspekte von Amerikas Killer Nr. 1

Forscher haben einen „Herzinfarkt auf einem Chip“ entwickelt, der einige Schlüsselmerkmale eines Herzinfarkts in einem relativ einfachen und benutzerfreundlichen System repliziert. Es könnte eines Tages als Prüfstand dienen, um neue Herzmedikamente und sogar personalisierte Medizin zu entwickeln.


USC Die Forscher Megan McCain und Postdoc Megan Rexius-Hall haben ein Modell im Mikromaßstab entwickelt, das Schlüsselaspekte des Myokardinfarkts replizieren kann und eines Tages als Prüfstand für neue personalisierte Herzmedikamente dienen könnte.

Ein „Herzinfarkt auf einem Chip“ – ein Gerät, das eines Tages als Testumgebung für die Entwicklung neuer Herzmedikamente und sogar personalisierter Medikamente dienen könnte – wurde von Forschern der Alfred E. Mann-Abteilung für Biomedizin der University of Southern California (USC) entwickelt Maschinenbau.


„Unser Gerät repliziert einige Hauptmerkmale eines Herzinfarkts in einem relativ einfachen und benutzerfreundlichen System“, sagte Megan McCain, außerordentliche Professorin für Biomedizintechnik und Stammzellbiologie und regenerative Medizin, die das Gerät zusammen mit der Postdoktorandin Megan entwickelt hat Rexius-Saal.

„So können wir besser verstehen, wie sich das Herz nach einem Herzinfarkt verändert. Von dort aus können wir und andere Medikamente entwickeln und testen, die am wirksamsten sind, um den weiteren Abbau von Herzgewebe zu begrenzen, der nach einem Herzinfarkt auftreten kann“, fügte McCain hinzu.

McCain, ein „Herzgewebeingenieur“, dessen Arbeit zuvor die gemeinsame Entwicklung eines Herzens auf einem Chip umfasste, und Rexius-Hall beschreiben ihre Ergebnisse in einem kürzlich veröffentlichten Artikel in der Zeitschrift Wissenschaft Fortschritte mit dem Titel „Eine Myokardinfarkt-Grenzzone auf einem Chip demonstriert eine deutliche Regulierung der Herzgewebefunktion durch einen Sauerstoffgradienten“.


Amerikas Mörder Nr. 1

Die koronare Herzkrankheit ist Amerikas Todesursache Nr. 1. Im Jahr 2018 erlagen 360,900 Amerikaner ihr, was laut AHA Herzkrankheiten für 12.6 % aller Todesfälle in den Vereinigten Staaten verantwortlich macht. Eine schwere koronare Herzkrankheit kann einen Herzinfarkt verursachen, der einen Großteil dieser Schmerzen und Leiden ausmacht. Herzinfarkte treten auf, wenn Fett, Cholesterin und andere Substanzen in den Koronararterien den Fluss von sauerstoffreichem Blut zu einem Teil des Herzens stark reduzieren. Zwischen 2005 und 2014 erlitten durchschnittlich 805,000 Amerikaner pro Jahr einen Herzinfarkt.

Selbst wenn ein Patient einen Herzinfarkt überlebt, kann er mit der Zeit zunehmend müde, entnervt und krank werden; manche sterben sogar an Herzversagen. Das liegt daran, dass sich Herzzellen nicht wie andere Muskelzellen regenerieren. Stattdessen erscheinen an der Verletzungsstelle Immunzellen, von denen einige schädlich sein können. Darüber hinaus entwickelt sich eine Narbenbildung, die das Herz und die Blutmenge, die es pumpen kann, schwächt.

svg%3E - Herzinfarkt auf einem Chip: Replikation der Schlüsselaspekte von Amerikas Killer Nr. 1

Von den USC-Forschern Megan Mccain und Megan Rexius entwickeltes Mikromodell, das Schlüsselaspekte des Myokardinfarkts replizieren kann und eines Tages als Prüfstand für neue personalisierte Herzmedikamente dienen könnte. Bildnachweis: Megan Rexius

Wissenschaftler verstehen diesen Prozess jedoch nicht vollständig, insbesondere wie Herzzellen im gesunden und verletzten Teil des Herzens miteinander kommunizieren und wie und warum sie sich nach einem Herzinfarkt verändern.


McCain und Rexius-Hall glauben, dass ihr Herzinfarkt auf einem Chip etwas Licht in diese Geheimnisse bringen kann.

„Grundsätzlich möchten wir ein Modell haben, das zu einem besseren Verständnis von Herzinfarktverletzungen führen kann“, sagte Rexius-Hall.  

Herzinfarkt auf einem Chip

Der Herzinfarkt auf einem Chip ist buchstäblich von Grund auf neu aufgebaut. An der Basis befindet sich ein 22 x 22 Millimeter großes mikrofluidisches Gerät, das etwas größer als ein Viertel ist – aus einem gummiartigen Polymer namens PDMS – mit zwei Kanälen auf gegenüberliegenden Seiten, durch die Gase strömen. Darüber sitzt eine sehr dünne Schicht aus dem gleichen Gummimaterial, die sauerstoffdurchlässig ist. Eine Mikroproteinschicht wird dann auf die Oberseite des Chips gemustert, „so dass sich die Herzzellen ausrichten und die gleiche Architektur bilden, die wir in unseren Herzen haben“, sagte McCain. Schließlich werden Nagetierherzzellen auf dem Protein gezüchtet.

Um einen Herzinfarkt nachzuahmen, wird Gas mit Sauerstoff und Gas ohne Sauerstoff durch jeden Kanal des mikrofluidischen Geräts freigesetzt, „um unser Herz auf einem Chip einem Sauerstoffgradienten auszusetzen, ähnlich wie es wirklich bei einem Herzinfarkt passiert“, sagte McCain.

Da das mikrofluidische Gerät klein, klar und auf einem Mikroskop leicht zu sehen ist, fügte McCain hinzu, ermöglicht es Forschern auch, in Echtzeit funktionelle Veränderungen zu beobachten, die manchmal nach einem Anfall im Herzen auftreten, einschließlich einer Arrhythmie oder eines unregelmäßigen Herzschlags und kontraktile Dysfunktion oder Abnahme der Kontraktionsstärke des Herzens. In Zukunft können Forscher das Modell komplexer machen, indem sie Immunzellen oder Fibroblasten hinzufügen, die Zellen, die die Narbe nach einem Herzinfarkt erzeugen.

Im Gegensatz dazu können Forscher mit Tiermodellen die Veränderungen des Herzgewebes nicht in Echtzeit beobachten. Darüber hinaus setzen herkömmliche Zellkulturmodelle Herzzellen gleichmäßig hohen, mittleren oder niedrigen Sauerstoffwerten aus, jedoch keinem Gradienten. Das bedeutet, dass sie nicht nachahmen können, was wirklich mit geschädigten Herzzellen in der sogenannten Grenzzone nach einem Herzinfarkt passiert, sagte Rexius-Hall.

McCain fügte hinzu: Es ist sehr aufregend und lohnend, sich vorzustellen, dass unser Gerät in naher Zukunft positive Auswirkungen auf das Leben von Patienten haben wird, insbesondere bei Herzinfarkten, die extrem häufig vorkommen.“

Referenz: „Eine Myokardinfarkt-Grenzzone auf einem Chip zeigt eine deutliche Regulierung der Herzgewebefunktion durch einen Sauerstoffgradienten“ 7. Dezember 2022, Wissenschaft Fortschritte.
DOI: 10.1126 / sciadv.abn7097



Weitere Co-Autoren dieses Artikels sind Natalie Khalil, eine USC Viterbi Ph.D. Student der Biomedizintechnik; Sean Escopete und Sarah Parker vom Smidt Heart Institute am Cedars-Sinai Medical Center; und Xin Li, Jiayi Hu, Hongyan Yuan von der Fakultät für Mechanik und Luft- und Raumfahrttechnik der Southern University of Science and Technology in China.

Das National Heart, Lung, and Blood Institute und die American Heart Association (AHA) unterstützten diese Forschung.


- Werbung -

Mehr vom Autor

- Werbung -
- Werbung -
- Werbung -
- Werbung - spot_img

Muss lesen

Neueste Artikel