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Organs-on-a-Chip:模拟大脑用于理解帕金森症

来源:作者:人气:-发表时间:2020-11-12 15:09:00【
根据最近发表在《Organs-on-a-Chip》杂志上的一项研究,模仿受帕金森氏病影响的脑细胞的设备可以帮助寻找新的治疗方法。主要作者Jens Schwamborn说:“我们创造了一种人类神经元,该神经元处于与人类大脑相似的环境中。这可以帮助我们更深入地了解帕金森氏病的发生情况,并开发出更有效的治疗方法。”
Organs-on-a-Chip:模拟大脑用于理解帕金森症
全球生物医学研究人员正在开发这些软件,以模拟器官和器官系统的活动和运作。希望通过在这些设备上测试药物和疗法,希望可以减少动物测试,加速药物开发和开发个性化药物。而Schwamborn团队开发的设备就是一个典型的例子。
芯片上的器官装置通常由透明的聚合物或玻璃制成,并带有包含活细胞的小通道。流体流经通道以模仿器官的环境。该团队采用了现有技术,以创建三维(3-D)人工神经元,其中流体连续长时间连续流动。 Schwamborn指出:“芯片设备的细胞培养通常是在2D模式下进行的。为了更接近大脑的实际情况,神经元必须处于3D环境中。”
连续流的引入被认为可以在通道中生长更多真实的神经元细胞,同时还创造出一种更类似于大脑真实神经元的环境。这些修改使该设备与允许进行自动化实验的系统兼容。这样可以并行进行多个实验,从而节省了时间和金钱,并加速了生物医学研究。
帕金森氏病影响全球超过1000万人。患有这种疾病的人会遭受中枢神经系统的损害。许多神经元死亡,包括那些释放多巴胺的神经元。这些多巴胺能神经元的死亡是帕金森氏病患者表现出疾病特征和令人衰弱的身体症状的主要原因。
为了研究帕金森氏病的真实情况,需要重建多巴胺能神经元。干细胞技术的普及使得可以通过诱导干细胞分化为许多不同类型的细胞。通过这种方法,作者开发了一种重建受帕金森氏症影响的多巴胺能神经元的方法。 Schwamborn和他的团队依靠此方法来培养按神经元通道排列的多巴胺能神经元。
Schwamborn的团队重新设计了一种称为OrganoPlate的可商业化和自动化的芯片器官产品。他们使用了一系列建模技术来优化媒体通道的大小,以便它们可以长时间连续接收流体。与其他用于制造芯片设备的方法相比,该方法使神经元细胞培养物能够生长,并且能够更好地模拟人脑中的血流。
一旦制造完成,该团队通过使用该设备成功培养人多巴胺能神经元来证明该设备的生物相容性。由于它们以连续流动的方式进行培养,因此现在对条件进行了优化以模仿正常和患病的人脑的条件。希望该技术也可以应用于优化芯片设计,以便可以培养其他类型的细胞。
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