Mehr Kollagen im menschlichen Körper ist nicht immer gut, und Karin Wuertz-Kozak untersucht, wie Krankheiten aufgrund der Zunahme dieses wichtigen Proteins fortschreiten.
Wuertz-Kozak erhielt kürzlich mehr als 400.000 US-Dollar vom Congressional Directed Medical Research Program (CDMRP), um neue therapeutische Ansätze für Sklerodermie zu untersuchen, eine chronische Autoimmunerkrankung, bei der es zu einer Überproduktion von Kollagen kommt, die auch als Fibrose bezeichnet wird.
Kollagen ist eines der wichtigsten Matrixproteine in Ihrem Körper. Und obwohl ein Kollagenverlust mit zahlreichen Krankheiten in Verbindung gebracht wird, hat eine Überproduktion von Kollagen auch nachteilige Auswirkungen, wie sie bei Sklerodermie zu beobachten sind.“
Karin Wuertz-Kozak, die Kate-Gleason-Stiftungsprofessorin, Biomedical Engineering Department, Rochester Institute of Technology
Das CDMRP ist eine Finanzierungsinitiative des US-Verteidigungsministeriums zur Umgestaltung des Gesundheitswesens und zur Förderung neuer Behandlungsalternativen. Wuertz-Kozak ist das erste Fakultätsmitglied am RIT, das durch diese Initiative finanziert wird, und sie wird mit Benjamin Korman, Arzt und Assistenzprofessor für Allergie/Immunologie und Rheumatologie am University of Rochester Medical Center, zusammenarbeiten, um neue Testmodelle und Behandlungen zu entwickeln Optionen.
Sklerodermie ist nicht einfach zu diagnostizieren und bis heute gibt es nur begrenzte Behandlungen für diese fortschreitende Krankheit, die zu Verhärtung und Straffung der Haut und Bewegungseinschränkungen führt. Es kann auch andere Organe wie die Lunge betreffen, wo Fibrose und Narbenbildung die Atmung hemmen.
Wuertz-Kozak und ihr Team werden 3D-Hautmodelle entwickeln, die verwendet werden können, um den Beginn, das Fortschreiten und die Behandlung einer fibrotischen Erkrankung zu simulieren und zu bewerten, indem sie eine Spitzentechnologie namens Elektrospinning verwenden. Bei diesem Prozess wird eine hohe Spannung an eine Polymerlösung angelegt, wodurch winzige Fasern im Nanomaßstab entstehen. Das angesammelte Material auf einer geerdeten Kollektorplatte ähnelt natürlichen Kollagenfasern.
„Durch Variationen dieses Prozesses und der ausgewählten Polymere können Sie Nanofaserkonstrukte erstellen, die verschiedene Gewebetypen simulieren“, sagte sie. „Wir haben damit begonnen, um ein kostengünstigeres und kontrollierbares Hochdurchsatzsystem für Hauttests zu haben, das als Alternative zu Tierversuchen verwendet werden kann. Für unser Hautmodell kombinieren wir klassisches Elektrospinnen mit kryogenem Elektrospinnen, um bi -schichtige Gewebekonstrukte, die die dichte Struktur der Epidermis und die flauschigere Struktur der Dermis simulieren.“
Das Gesamtprojekt hat mehrere Aspekte. Die erste umfasst die Entwicklung eines Modells der fibrotischen Haut unter Verwendung dieser Doppelschichttechnik. Um eine Überproduktion von Kollagen zu induzieren, benötigen Hautzellen, die in diese Träger ausgesät wurden, zusätzliche Stimuli, wie die Behandlung mit dem Wachstumsfaktor TGF-beta und die Exposition gegenüber Serum von Sklerodermie-Patienten, erklärte sie.
Im zweiten Projektteil wird die Ausbildung von Würtz-Kozak als Apothekerin deutlich. Bevor sie zu RIT kam, wurde sie in Pharmakologie ausgebildet und verfügt über umfangreiche Erfahrung in der orthopädischen Forschung und Biomechanik. Diese Erfahrung ist unerlässlich, da sie untersucht, ob die Überproduktion von Kollagen in diesem Modell – und letztendlich bei Patienten – durch pharmakologische Ansätze rückgängig gemacht oder angehalten werden kann.
„Die ersten Ergebnisse sehen sehr vielversprechend aus“, sagte Wuertz-Kozak, die sich seit mehr als fünf Jahren mit Ionenkanälen in Gesundheit und Krankheit beschäftigt.
Das interdisziplinäre Projekt erstreckt sich über drei Jahre. Frühe Arbeiten wurden von Andrea De Pieri durchgeführt, die 2020 als Postdoktorandin in das Labor für Geweberegeneration und Mechanobiologie von Wuertz-Kozak kam. Er stammt ursprünglich aus Italien und promovierte zum Dr. In Irland. Vor kurzem stieß Patricia Alvaro Llopis aus Spanien zum Team.
Wuertz-Kozak ist selbst internationale Wissenschaftlerin. Sie stammt ursprünglich aus Deutschland und arbeitete in Vermont und der Schweiz, bevor sie 2019 zum Kate Gleason College of Engineering des RIT kam. Ihre Expertise liegt im Verständnis zellulärer Mechanismen und zugrunde liegender Pathologien von Entzündungen für neue Behandlungsoptionen sowie der Geweberegeneration und Schmerzlinderung. Sie hat seit ihrem Eintritt in das RIT fast 2 Millionen US-Dollar an organisatorischen Mitteln eingeworben und ist an vielen nationalen und internationalen Forschungskooperationen beteiligt.
„Unsere Forschung wird die Grundlage für ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen schaffen, die der Entwicklung und dem Fortschreiten der Sklerodermie zugrunde liegen“, sagte Wuertz-Kozak. „Dies könnte ein Weg sein, um Verbesserungen in der Pflege und Lebensqualität von Menschen zu realisieren, die von Sklerodermie-induzierten Hautveränderungen betroffen sind.“
Quelle:
Rochester Institut für Technologie
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