Suche
Mein Konto
Az új mikrofluidikus eszköz utánozza a tápanyagcserét az anya és a placenta malária által érintett magzat között
A Plasmodium falciparum fertőzés által okozott placenta malária súlyos szövődményekhez vezethet az anya és a gyermek számára. A placenta malária évente közel 200 000 újszülött halálát okozza, elsősorban az alacsony születési súly miatt, valamint 10 000 anyai halált. A placenta malária a parazitákkal fertőzött vörösvértestekből származik, amelyek megrekednek a méhlepényt alkotó faszerű ágszerkezetekben. Az emberi méhlepény kutatása kísérletileg kihívást jelent etikai megfontolások és az élő szervek hozzáférhetetlensége miatt. Az emberi méhlepény anatómiája és az anya-magzat interfész felépítése, mint például: B. az anyai és a magzati vér között, összetett és nem hasonlítható össze a modern in vitro modellekkel...
Az új mikrofluidikus eszköz utánozza a tápanyagcserét az anya és a placenta malária által érintett magzat között
A Plasmodium falciparum fertőzés által okozott placenta malária súlyos szövődményekhez vezethet az anya és a gyermek számára. A placenta malária évente közel 200 000 újszülött halálát okozza, elsősorban az alacsony születési súly miatt, valamint 10 000 anyai halált. A placenta malária a parazitákkal fertőzött vörösvértestekből származik, amelyek megrekednek a méhlepényt alkotó faszerű ágszerkezetekben.
Az emberi méhlepény kutatása kísérletileg kihívást jelent etikai megfontolások és az élő szervek hozzáférhetetlensége miatt. Az emberi méhlepény anatómiája és az anya-magzat interfész felépítése, mint például: B. az anyai és a magzati vér között, összetettek, és nem könnyen rekonstruálhatók teljes egészükben modern in vitro modellekkel.
A Florida Atlantic University College of Engineering and Computer Science és a Schmidt College of Medicine kutatói kifejlesztettek egy placenta-on-a-chip modellt, amely utánozza a magzat és az anya közötti tápanyagcserét a placenta malária hatására. A mikrobiológiát mérnöki technológiákkal ötvöző új 3D-s modell egyetlen mikrofluidikus chipet használ a maláriával fertőzött méhlepényben végbemenő bonyolult folyamatok, valamint más, a méhlepénnyel kapcsolatos betegségek és patológiák tanulmányozására.
A Placenta-on-a-Chip szimulálja a véráramlást, és utánozza a maláriával fertőzött placenta mikrokörnyezetét ebben az áramlási állapotban. Ezzel a módszerrel a kutatók pontosan azt a folyamatot vizsgálják, amely akkor megy végbe, amikor a fertőzött vörösvérsejtek kölcsönhatásba lépnek a placenta ereivel. Ez a mikroeszköz lehetővé teszi számukra, hogy mérjék a glükóz diffúziót a modellezett placenta gáton, valamint a méhlepény felületéhez tapadni képes P. falciparum vonallal fertőzött vér hatását a placentában kifejezett CSA nevű molekula segítségével.
A vizsgálathoz placenta trofoblasztokat vagy külső réteg sejteket és humán köldökvéna endothel sejteket tenyésztettek egy extracelluláris mátrix gél ellentétes oldalán egy kompartmentalizált mikrofluidikus rendszerben, fiziológiai akadályt képezve a párhuzamos tubuláris szerkezet között, hogy utánozzák az egyszerűsített anya-magzat határfelületet, a méhlepénybolyhok.
A Scientific Reports-ban közzétett eredmények azt mutatták, hogy a CSA-kötő fertőzött vörösvértestek rezisztenciát növeltek a szimulált placenta gátban a glükóz perfúzióval szemben, és csökkentették a glükóz átvitelét ezen a gáton. A placenta gáton áthaladó glükóz transzport sebességének összehasonlítása olyan körülmények között, amikor nem fertőzött vagy P. falciparum-fertőzött vér áramlik a külső réteg sejtjeihez, segít jobban megérteni a placenta malária patológiájának ezt a fontos aspektusát, és potenciálisan modellként használható a placenta malária kezelési módszereinek tanulmányozására.
A bioérzékelés és az élősejtes képalkotás terén elért fejlődés ellenére továbbra is kihívást jelent a placenta gáton való transzport értelmezése. Ennek az az oka, hogy a tápanyag szállítása a méhlepényen egy összetett probléma, amely több sejttípust, többrétegű struktúrát, valamint a sejtfogyasztás és a placenta gáton keresztüli diffúzió közötti kapcsolatot foglal magában. Technológiánk támogatja a mikromegmunkálású placenta gátak kialakulását, és utánozza a vérkeringést, alternatív megközelítéseket biztosítva a teszteléshez és szűréshez.”
Sarah E. Du, Ph.D., vezető szerző és docens, a FAU Óceán- és Gépészmérnöki Tanszéke
Az anyai és a magzati vér közötti molekuláris csere nagy része az elágazó faszerű struktúrákban, az úgynevezett bolyhos fákban megy végbe. Mivel a placenta malária csak a második trimeszter kezdete után kezdődhet, amikor a fertőzött vörösvértestek és fehérvérsejtek előtt megnyílik az intervillus tér, a kutatókat a terhesség második felében kialakuló anya-magzat határfelület placenta modellje érdekelte.
„Ez a tanulmány fontos információkkal szolgál a malária által érintett anya és magzat közötti tápanyagcseréről” – mondta Stella Batalama, Ph.D., a FAU Mérnöki és Számítástechnikai Főiskola dékánja. "Az anyai és a magzati kompartmentek közötti molekuláris transzport tanulmányozása segíthet megérteni a méhlepény maláriájának egyes patofiziológiai mechanizmusait. Fontos, hogy ez az új mikrofluidikus eszköz, amelyet a Florida Atlantic University kutatói fejlesztettek ki, modellként szolgálhat más, a placentával kapcsolatos betegségekhez."
A tanulmány társszerzői Babak Mosavati, Ph.D., a FAU Műszaki és Számítástechnikai Főiskolán nemrég végzett; és Andrew Oleinikov, Ph.D., az orvosbiológiai tudományok professzora a FAU Schmidt Orvostudományi Főiskolán.
A kutatást az Eunice Kennedy Shriver Nemzeti Gyermekegészségügyi és Emberi Fejlesztési Intézet, az Országos Allergia és Fertőző Betegségek Intézete és a Nemzeti Tudományos Alapítvány támogatta.
Forrás:
Referencia:
Mosavati, B. és mtsai. (2022) A glükóztranszport 3D mikrofluidikával segített modellezése placenta maláriában. Tudományos jelentések. doi.org/10.1038/s41598-022-19422-y.
.