Engineered living-Zelle Blutgefäß bietet neue Erkenntnisse für die progerie

Biomedizinische Ingenieure an der Duke University entwickelt haben, die die meisten fortgeschrittenen Erkrankung Modell für die Blutgefäße, um Datum und benutzte es, um zu entdecken, eine einzigartige Rolle des Endothels in der Hutchinson-Gilford Progerie-Syndrom. Namens progerie kurz, die verheerenden und extrem seltene genetische Krankheit verursacht Symptome ähnlich der beschleunigten Alterung in den Kindern.

Das Modell ist das erste, zu wachsen, sowohl der glatten Muskulatur und die inneren Futter oder Endothel, die Schichten der Blutgefäße aus Stammzellen, die vom Patienten in der “ eigenen Haut. Kombiniert mit einer fortgeschrittenen experimentellen setup drückt, dass Kultur-Medien, dass die Modelle das Blut durch die ausgereifte Blutgefäße, die das Modell zeigt, dass das Endothel reagiert anders auf die Strömung und Schubspannung mit progerie, als es beim gesunden.

Die Studie zeigt, dass ein erkranktes Endothel allein ist genug, um Symptome von progerie, und zeigt auch eine neue Art von Studium Blutgefäße in dynamische 3-D-Modelle besser zu verstehen und zu testen, Therapien für schwere Krankheiten.

Die Ergebnisse erscheinen online am 6. Februar in der Zeitschrift Stem Cell Reports.

„Das Endothel, drückt das toxische protein, das bewirkt, dass die Symptome der progerie, aber es funktioniert ja bei viel niedrigeren Niveau als die äußere Schicht von Blutgefäßen aus glatter Muskulatur“, sagte Nadia Abutaleb, eine biomedizinische Technik Ph. D. student an der Duke und co-erste Autor des Papiers. „Weil dieser, das gesamte Feld konzentriert sich auf die glatten Muskeln, und die wenigen, die haben, sah das Endothel haben meistens sah Sie es in eine statische 2-D Kultur. Aber wir haben entdeckt, dass, es ist notwendig, die Arbeit dynamisch in drei Dimensionen zu sehen, die vollen Auswirkungen der Krankheit.“

Progerie ist eine nicht-erbliche genetische Erkrankung, verursacht durch eine zufällige single-point mutation in das Genom. Es ist so selten und so tödlich, dass es nur etwa 250 Menschen bekannt zu werden, derzeit Leben mit der Krankheit weltweit.

Progerie ist ausgelöst durch einen defekt in einem Eiweiß namens progerin, der dazu führt, es zu sammeln sich außerhalb der Zelle ist der Kern eher als ein Teil des nuklearen strukturelle support-system. Dies bewirkt, dass der Kern auf eine abnorme Form und hemmt Ihre Fähigkeit sich zu teilen. Die daraus resultierenden Symptome ähnlich beschleunigt die Alterung und den betroffenen Patienten in der Regel sterben an Herzkrankheiten, verursacht durch geschwächte Blutgefäße vor dem Alter von 15.

„Progerie ist nicht als erblich, denn niemand lebt lange genug, um es zu übergeben“, sagte George Truskey, R. Eugene und Susie E. Goodson Professor für Biomedizinische Technik an der Duke. „Weil die Krankheit so selten ist, ist es schwierig, genügend Patienten für die klinischen Studien. Wir hoffen, dass unsere Plattform wird eine alternative Art und Weise zu testen, die zahlreiche verbindungen, unter Berücksichtigung.“

Blutgefäße sind schwierig zu simulieren, weil Ihre Wände sind mehrere Schichten von Zellen, einschließlich Endothel und media. Das Endothel ist die innerste Auskleidung aller Blutgefäße, die Interaktion mit zirkulierenden Blutes. Die Medien, die vor allem von glatten Muskelzellen, die helfen, die Kontrolle der Strömung und Druck des Blutes.

Im Jahr 2017, die Truskey Labor entwickelt, die ersten 3-D-Plattform für die Erprobung Blutgefäße gewachsen aus der Haut Zellen von progerie-Patienten. Die Blutgefäße zeigten viele der Symptome, die man bei Menschen mit der Krankheit und reagiert, ähnlich wie Pharmazeutika.

„Während sich die glatten Muskelzellen in unserer früheren Studie wurden mit Zellen von progerie-Patienten, die Endothelzellen waren nicht“, sagte Abutaleb. „Wir vermuteten, dass die Endothelzellen, die möglicherweise verantwortlich für einige der verweilenden Symptome in der original-Studie, so begannen wir zu arbeiten, zu wachsen Blutgefäße mit den beiden glatten Muskel-und endothelialen Zellen aus dem gleichen Patienten.“

Von erfolgreich wachsenden endothelialen Zellen von progerie-Patienten, die Forscher waren in der Lage, zu einem vollständigen Modell der Krankheit. Sie testeten ebenfalls die Endothel einzigartigen Beitrag zu der Krankheit, die Symptome, die durch mischen gestörte Endothel mit gesunden glatten Muskelzellen.

Sie fanden heraus, dass ein erkranktes Endothel allein war genug, um viele der Symptome der progerie, aber, dass diese Ergebnisse nur auftrat, wenn die Zellen getestet wurden unter dynamischen Bedingungen.

„Eine der wichtigsten Erkenntnisse ist, dass die progerie Endothel reagiert auf strömungs-und Schubspannungen anders als gesunde Endothel“, sagte Abutaleb.