气道肌肉上芯片模仿哮喘

今天用于治疗哮喘的大多数药物与50年前使用的毒品相同。迫切需要新药来治疗这种慢性呼吸系统疾病，这使得美国近2500万人单独喘息，咳嗽，并尽最大难以深呼吸。

但是找到新的治疗方法是困难的:哮喘是一种患者特异性疾病，所以对一个人的工作不一定是另一个人的作用，传统上用于测试新候选人的动物模型往往不能模仿人类的反应 - 耗费巨大的金钱和时间。

由于哈佛大学队的哈佛大学队伍，哈佛大学队伍的人可能正在开发一个可用于测试的人类气道肌肉肌肉新药因为它准确地模仿了人类气道平滑肌在正常情况下和暴露于哮喘触发物时的收缩方式。正如杂志报道的那样芯片上的实验室，它还提供了一个窗口，了解组织内的细胞，甚至亚细胞反应在哮喘事件。

资深作者凯文·基特·帕克博士说:“每年哮喘造成数百亿美元的损失，由于失去工作和上学时间，甚至失去生命，导致生产力显著下降。”哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)生物工程与应用物理塔尔家族教授。帕克还负责维斯研究所芯片上心脏技术的开发，他对影响儿童的疾病特别感兴趣。“我们对芯片重现人类气道功能的效果感到兴奋。”

该芯片是一种安装在玻璃基板上的软聚合物，包含一组微尺度的平面阵列，设计用来模拟人类气道肌肉层的层流结构。

为了模仿典型的过敏性哮喘反应，团队首先将白细胞介素-13（IL-13）引入芯片。IL-13是一种通常在哮喘患者的气道中发现的天然蛋白质，介导平滑肌对过敏原的反应。

然后他们引入了乙酰胆碱，是一种导致平滑肌的神经递质。果然，芯片上的气道肌肉超级协助 - 和卷曲的软芯片响应较高剂量的神经递质。

他们也达到了相反的效果，用吸入器中使用的β激动剂刺激肌肉放松。

值得注意的是，他们能够测量收缩应力肌肉组织该研究的主要作者、博士/医学博士亚历山大·佩顿·内斯史密斯说，它对不同剂量的药物有不同的反应哈佛大学海洋工程学院和阿拉巴马大学伯明翰分校的学生。“我们的芯片提供了一种简单、可靠和直接的方法来测量人类对哮喘触发的反应，”他说。

研究小组随后研究了细胞水平对IL-13的反应，并证实了，例如平滑肌细胞随着时间的推移，在IL-13的存在下变得更大——这是气道的一个结构标志哮喘患者也是。他们还记录了肌动蛋白纤维的对准平滑肌细胞与哮喘患者气道中的肌肉一致。肌动蛋白纤维是肌肉收缩的超薄细胞组分。

接下来，他们观察到IL-13如何改变被称为RhOA蛋白的收缩蛋白的表达，这与哮喘反应有关，尽管它们的激活和信号传导的细节仍然难以捉摸。为此，他们介绍了一种称为HA1077的药物，目前尚未用于治疗哮喘患者 - 但靶向RhoA途径。事实证明，该药物使抑郁症对哮喘触发敏感的哮喘组织 - 而初步试验表明，使用HA1077加上目前批准的哮喘药物的组合治疗比单独的单一药物更好地工作。

Wyss研究所创始主任Don Ingber医学博士说:“哮喘是去急诊室的首要原因之一——尤其是儿童，而且大部分哮喘患者对目前可用的治疗没有反应。”“芯片上的气道肌肉为发现新的治疗药物提供了一个重要和令人兴奋的新工具。”

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