Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top Science

Para peneliti mengungkap mekanisme penyembuhan vesikula ekstraseluler dan mendemonstrasikan kekuatan penyembuhan mereka pada jantung-on-a-chip – ScienceDaily


Vesikel ekstraseluler (EV) – pembawa pesan berukuran nanometer yang melakukan perjalanan antar sel untuk mengirimkan isyarat dan muatan – adalah alat yang menjanjikan untuk terapi generasi berikutnya untuk segala hal mulai dari penyakit autoimun dan neurodegeneratif hingga kanker dan cedera jaringan. EV yang berasal dari sel induk telah terbukti membantu sel jantung pulih setelah serangan jantung, tetapi bagaimana mereka membantu dan apakah efek menguntungkan khusus untuk EV yang berasal dari sel induk masih menjadi misteri.

Sekarang, para peneliti dari Harvard John A.Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) telah mengungkap mekanisme potensial di balik kekuatan penyembuhan EV dan menunjukkan kapasitas mereka untuk tidak hanya menghidupkan kembali sel setelah serangan jantung tetapi juga menjaga sel tetap berfungsi saat kekurangan oksigen. selama serangan jantung. Para peneliti mendemonstrasikan fungsi ini di jaringan manusia menggunakan heart-on-a-chip dengan sensor tertanam yang terus melacak kontraksi jaringan.

Tim juga menunjukkan bahwa penjelajah antar sel ini dapat berasal dari sel endotel, yang melapisi permukaan pembuluh darah dan lebih banyak serta lebih mudah dirawat daripada sel induk.

Penelitian ini dipublikasikan di Ilmu Kedokteran Terjemahan.

“Teknologi organ-on-chip kami telah berkembang ke titik di mana kami sekarang dapat melawan target obat daripada melawan desain chip,” kata Kit Parker, Profesor Bioteknologi dan Fisika Terapan Keluarga Tarr di SEAS dan penulis senior studi tersebut. “Dengan studi ini, kami telah meniru penyakit manusia pada chip dengan sel manusia dan mengembangkan pendekatan terapeutik baru untuk mengobatinya.”

Serangan jantung, atau infark miokard, terjadi ketika aliran darah ke jantung tersumbat. Tentu saja, cara terbaik untuk mengobati serangan jantung adalah dengan memulihkan aliran darah, tetapi proses itu sebenarnya dapat menyebabkan lebih banyak kerusakan pada sel-sel di jantung. Yang disebut cedera iskemia-reperfusi (IRI) atau cedera reoksigenasi, terjadi ketika suplai darah kembali ke jaringan setelah periode kekurangan oksigen.

“Respons seluler terhadap IRI melibatkan berbagai mekanisme, seperti kelebihan kalsium dan proton, stres oksidatif, disfungsi mitokondria, dan banyak lagi,” kata Moran Yadid, rekan postdoctoral di SEAS dan The Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dan penulis pertama makalah ini. “Proses yang kompleks ini menjadi tantangan bagi pengembangan terapi efektif yang dapat mengatasi masing-masing masalah ini.”

Di situlah EV yang diturunkan dari endotel (EEV) berperan. Karena vesikel ini berasal dari jaringan vaskular, yang secara unik disetel untuk merasakan tekanan hipoksia, para peneliti berhipotesis bahwa muatan yang mereka bawa dapat memberikan perlindungan langsung ke otot jantung.

Para peneliti memetakan seluruh rangkaian protein EEV yang diekspresikan oleh vesikel.

“Anehnya, meskipun vesikel ini hanya berdiameter seratus lima puluh nanometer, mereka mengandung hampir 2.000 protein yang berbeda,” kata Yadid. “Banyak dari protein ini berhubungan dengan proses metabolisme seperti respirasi, fungsi mitokondria, pensinyalan dan homeostasis. Dengan kata lain, banyak proses yang berhubungan dengan respons jantung terhadap stres. Jadi, daripada satu molekul yang bersifat terapeutik, kami berpikir bahwa eksosom mengandung campuran molekul dan protein yang dapat, secara bersama-sama, membantu sel mempertahankan homeostasis, mengatasi stres, memodifikasi aksi metabolisme, dan mengurangi jumlah cedera. “

Tim menguji efek EEV pada jaringan jantung manusia menggunakan model heart-on-a-chip yang dikembangkan oleh Disease Biophysics Group di SEAS. Platform organ-on-chip meniru struktur dan fungsi jaringan asli dan memungkinkan peneliti mengamati, secara real time, efek cedera dan perawatan pada jaringan manusia. Di sini, para peneliti mensimulasikan infark miokard dan reoksigenasi pada chip yang diinfuskan dengan EEV dan yang tidak.

Para peneliti menemukan bahwa pada jaringan yang dirawat dengan EEV, kardiomiosit dapat beradaptasi lebih baik dengan kondisi stres dan mempertahankan beban kerja yang lebih tinggi. Para peneliti menyebabkan cedera dengan tiga jam pembatasan oksigen diikuti oleh 90 menit reoksigenasi dan kemudian mengukur fraksi sel mati dan kekuatan kontraktil jaringan. Jaringan jantung yang diobati dengan EEV memiliki setengah lebih banyak sel mati dan memiliki kekuatan kontraktil empat kali lebih tinggi daripada jaringan yang tidak diobati setelah cedera.

Tim juga menemukan bahwa cedera kardiomiosit yang telah diobati dengan EEV menunjukkan seperangkat protein yang lebih mirip dengan yang tidak terluka dibandingkan dengan sel yang tidak diobati. Yang mengejutkan, tim tersebut juga mengamati bahwa sel yang diobati dengan EEV terus berkontraksi bahkan tanpa oksigen.

“Temuan kami menunjukkan bahwa EEV dapat melindungi jaringan jantung dari cedera reoksigenasi sebagian dengan melengkapi sel yang terluka dengan protein dan memberi sinyal molekul yang mendukung proses metabolisme yang berbeda, membuka jalan bagi pendekatan terapeutik baru,” kata André G. Kléber, Profesor Tamu dari Patologi di Harvard Medical School dan penulis pendamping studi.

“Terapi sel eksosom mungkin bermanfaat ketika model tradisional dari satu molekul, satu target saja tidak akan menyembuhkan penyakit,” kata Parker. “Dengan vesikel yang kami berikan, kami yakin kami mengambil pendekatan senapan untuk mencapai jaringan target obat. Dengan organ kami pada platform chip, kami akan siap untuk menggunakan eksosom sintetis dengan cara terapeutik yang mungkin lebih efisien dan dapat diterima lebih manufaktur yang andal. “

Penelitian ini ditulis bersama oleh Johan U. Lind, mantan rekan postdoctoral di SEAS dan Asisten Profesor di University of Copenhagen, Denmark; Herdeline Ann M. Ardoña, mantan rekan postdoctoral di SEAS dan Asisten Profesor saat ini di University of California Irvine; Sean P. Sheehy, Lauren E. Dickinson, Feyisayo Eweje, Maartje MC Bastings, Benjamin Pope, Blakely B. O’Connor, Juerg R. Straubhaar dan Bogdan Budnik.

Itu didukung oleh Harvard Material Research Science and Engineering Center dan National Science Foundation di bawah hibah DMR-1420570, dan National Center for Advancing Translational Sciences of the NIH dengan nomor penghargaan UH3TR000522 dan 1-UG3-HL-141798-01.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : https://totosgp.info/