RIT-professor får anslag för att forska om nya terapeutiska metoder för sklerodermi

RIT-professor får anslag för att forska om nya terapeutiska metoder för sklerodermi

Mer kollagen i människokroppen är inte alltid bra, och Karin Wuertz-Kozak studerar hur sjukdomar utvecklas på grund av ökningar av detta viktiga protein.

Wuertz-Kozak fick nyligen mer än $400 000 från Congressional Directed Medical Research Program (CDMRP) för att undersöka nya terapeutiska metoder för sklerodermi, en kronisk autoimmun sjukdom som involverar överproduktion av kollagen, även känd som fibros.

Kollagen är ett av de viktigaste matrisproteinerna i din kropp. Och även om kollagenförlust har kopplats till många sjukdomar, har överproduktion av kollagen också negativa effekter, som de som ses vid sklerodermi."

Karin Wuertz-Kozak, Kate Gleason-begåvad professor, Institutionen för biomedicinsk teknik, Rochester Institute of Technology

CDMRP är ett finansieringsinitiativ från det amerikanska försvarsdepartementet för att omvandla hälso- och sjukvården och främja nya behandlingsalternativ. Wuertz-Kozak är den första fakultetsmedlemmen vid RIT som finansieras genom detta initiativ, och hon kommer att arbeta med Benjamin Korman, en läkare och biträdande professor i allergi/immunologi och reumatologi vid University of Rochester Medical Center, för att utveckla nya testmodeller och behandlingsalternativ.

Sklerodermi är inte lätt att diagnostisera och hittills finns det begränsade behandlingar för denna progressiva sjukdom, som orsakar hårdhet och uppstramning av huden och begränsad rörelse. Det kan också påverka andra organ som lungorna, där fibros och ärrbildning hämmar andningen.

Wuertz-Kozak och hennes team kommer att utveckla 3D-hudmodeller som kan användas för att simulera och utvärdera uppkomsten, progressionen och behandlingen av en fibrotisk sjukdom med hjälp av en banbrytande teknologi som kallas elektrospinning. Denna process innebär att man applicerar en hög spänning på en polymerlösning, vilket skapar små fibrer i nanoskala. Det ackumulerade materialet på en jordad samlarplatta liknar naturliga kollagenfibrer.

"Genom att variera denna process och de valda polymererna kan du skapa nanofiberkonstruktioner som simulerar olika vävnadstyper," sa hon. "Vi startade detta för att ha ett mer kostnadseffektivt och kontrollerbart hudtestsystem med hög genomströmning som kan användas som ett alternativ till djurförsök. För vår hudmodell kombinerar vi klassisk elektrospinning med kryogen elektrospinning för att skapa vävnadskonstruktioner i två lager som simulerar den täta strukturen av epidermis och den fluffigare strukturen i dermis."

Det övergripande projektet har flera aspekter. Den första innefattar utvecklingen av en modell av fibrotisk hud med denna tvåskiktsteknik. För att inducera överproduktion av kollagen kräver hudceller som sås in i dessa vehiklar ytterligare stimuli, såsom behandling med tillväxtfaktorn TGF-beta och exponering för serum från sklerodermipatienter, förklarade hon.

I den andra delen av projektet blir Würtz-Kozaks utbildning till farmaceut tydlig. Innan hon kom till RIT var hon utbildad i farmakologi och har lång erfarenhet av ortopedisk forskning och biomekanik. Denna erfarenhet är viktig eftersom den undersöker om kollagenöverproduktion i denna modell – och i slutändan hos patienter – kan vändas eller stoppas genom farmakologiska metoder.

"De tidiga resultaten ser mycket lovande ut", säger Wuertz-Kozak, som har studerat jonkanaler inom hälsa och sjukdom i mer än fem år.

Det tvärvetenskapliga projektet sträcker sig över tre år. Det tidiga arbetet utfördes av Andrea De Pieri, som anslöt sig till Wuertz-Kozaks Tissue Regeneration and Mechanobiology Laboratory 2020 som postdoktor. Han kommer ursprungligen från Italien och doktorerade. I Irland. Patricia Alvaro Llopis från Spanien kom nyligen till laget.

Wuertz-Kozak är själv en internationell vetenskapsman. Ursprungligen från Tyskland, arbetade hon i Vermont och Schweiz innan hon började på RIT:s Kate Gleason College of Engineering 2019. Hennes expertis ligger i att förstå cellulära mekanismer och underliggande patologier av inflammation för nya behandlingsalternativ samt vävnadsregenerering och smärtlindring. Hon har samlat in nästan 2 miljoner dollar i organisationsfinansiering sedan hon började på RIT och är involverad i många nationella och internationella forskningssamarbeten.

"Vår forskning kommer att ge grunden för en bättre förståelse av de molekylära mekanismerna som ligger bakom utvecklingen och progressionen av sklerodermi", säger Wuertz-Kozak. "Detta kan vara ett sätt att realisera förbättringar i vården och livskvaliteten för människor som drabbats av sklerodermi-inducerade hudförändringar."

Källa:

Rochester Institute of Technology

.