新型芯片复制神经肌肉接头有助于为神经肌病测试药物

医疗健康 来源:中国罕见病网
2016
09/01
13:33
中国罕见病网 医疗健康

麻省理工学院(MIT)工程师们开发出一种复制神经肌肉接头(神经和肌肉之间至关重要的连接)的微流控设备(microfluidic device)。该设备约有25美分硬币大小,包含单个肌条和一小组运动神经元。研究人员能够在逼真(现实)的三维基质中影响和观察两者之间的相互作用。

研究人员对该设备中的神经元进行基因改造,使其对光照做出反应。通过将光照投射到(这些)神经元上,能够精确刺激这些细胞,发送信号激发肌肉纤维。研究人员还测量了设备内肌肉在被激发后抽搐或收缩的力量。

下方的荧光图像显示了运动神经元跨越约1毫米的距离向肌条发出轴突。

研究结果2016年8月3日在线发表于《Science Advances》期刊,可能帮助科学家们理解并识别药物以治疗肌萎缩侧索硬化(ALS,即卢伽雷氏症)和其他神经肌肉相关疾病。

“神经肌肉接头涉及许多失能性疾病,其中有些是残酷而致命的,还有很多尚未被发现”领导该研究的MIT机械工程系研究生SebastienUzel说,“我们希望能够在体外形成神经肌肉接头,从而帮助我们理解某些疾病活动”。Sebastien Uzel现在是哈佛大学Wyss研究所博士后。

自1970年代以来,科学家们已经提出了大量方法在实验室中模拟神经肌肉接头。这些实验大部分涉及在培养皿或小玻璃基板上生长肌肉和神经细胞。但这样的环境与(动物)体内状态相去甚远,在动物体内,肌肉和神经细胞存活于复杂的三维环境中,并且通常距离较远。

“想想长颈鹿”Uzel说,“脊髓神经元所发出的轴突需要跨越非常大的距离才能与腿部肌肉连接。”

为了在体外重建更逼真的神经肌肉接头,Uzel和同事们构造了一种微流控设备,该设备具有两个重要特性:1. 三维环境;2. 隔离肌肉和神经的隔间,从而模拟两者在人体内的自然分离状态。研究人员将肌肉和神经元细胞悬浮于隔间中,然后充满凝胶以模拟三维环境。

为了生长肌肉纤维,研究团队使用了获得自小鼠的肌肉前体细胞,随后将其分化成肌肉细胞。他们将细胞注入微流控隔间,细胞会在隔间内生长并融合形成单个肌条。同样的,他们从干细胞分化出运动神经元,然后将所获得的神经细胞聚合体放置在第二个隔间中。在分化两种细胞之前,研究人员使用光遗传学(optogenetics)技术对神经细胞进行了基因改造。

该研究共同作者、MIT机械和生物工程Ceciland Ida Green特聘教授Roger Kamm说:光“能够让你精确控制你想要激活的细胞”。在这样的狭小空间里,电极无法实现这一点。

最后,研究人员为该设备添加了另一个特性:力传感。为了测量肌肉收缩,他们在肌肉细胞隔间内构造了两个微小的弹性支柱,位于肌肉纤维周围并能够被生长的肌肉纤维所包裹。随着肌肉收缩,支柱会被挤压在一起,形成位移,研究人员能够测量这些位移并转换为机械力。

在测试该设备的实验中,Uzel和同事们首次观察到神经元在三维区域内向肌肉纤维伸展轴突。在观察到轴突建立连接时,他们用微小的蓝光激射刺激神经元,并立即观察到肌肉收缩。

“发射闪光,就能观察到抽搐”Kamm说道。

根据这些实验,Kamm说,这种微流控设备可能作为神经肌病药物测试卓有成效的试验场,甚至可以根据个体患者进行定制。

“你可能从ALS患者获得多能细胞,将它们分化成肌肉和神经细胞,并且为特定患者制造整个系统”Kamm说,“然后你能够根据需要多次复制,同时测试不同的药物或疗法的组合,查看哪种疗法能够最有效地改善神经和肌肉之间的连接。”

另一方面,他说,该设备在“建模操作协议(modeling exercise protocols)”中可能是有用的。例如,通过以不同的频率刺激肌肉纤维,科学家们能够研究重复压力如何影响肌肉的性能。

“现在,随着所有这些新型微流控方法的开发,你能够开始建立神经元和肌肉的更复杂的模型”Kamm说,“神经肌肉接头是另一个现在可以被纳入测试模式的单位”。

原文检索

Replicating the connection between muscles and nerves

来源:中国罕见病网

为你推荐

创见数智骨科新升态,美敦力Mazor X™鹰领脊柱外科机器人一体化平台在中国上市资讯

创见数智骨科新升态,美敦力Mazor X™鹰领脊柱外科机器人一体化平台在中国上市

世界脊柱健康日前夕,美敦力官宣旗下全维升级的Mazor X™鹰领脊柱外科机器人一体化平台在中国成功上市,并重磅展示了其整合前沿的数智一体化平台、多款先进智能设备和内植入物...

2024-05-18 19:32

颂狄多(氘可来昔替尼)最新4年研究数据发布证实其在中重度斑块状银屑病治疗中应答持久、安全性稳定资讯

颂狄多(氘可来昔替尼)最新4年研究数据发布证实其在中重度斑块状银屑病治疗中应答持久、安全性稳定

POETYK PSO 长期扩展试验显示,持续接受颂狄多治疗4年后,超七成患者PASI 75(银屑病面积和严重程度指数改善至少75%)持续应答

2024-05-17 14:40

知名IVD上市企业,一口气告了9家公司资讯

知名IVD上市企业,一口气告了9家公司

近日,企查查信息显示,IVD上市企业江苏硕世生物与9家公司因买卖合同纠纷,对簿公堂。同时告9家公司企查查信息显示,这9家公司分别为:广西

2024-05-17 14:00

总价约60亿美元,恒瑞医药GLP-1产品组合授权出海资讯

总价约60亿美元,恒瑞医药GLP-1产品组合授权出海

5月16日晚,恒瑞医药发布公告称,将公司具有自主知识产权的GLP-1类创新药HRS-7535、HRS9531、HRS-4729在除大中华区以外的全球范围内开发、

2024-05-17 10:13

金斯瑞生物科技强化董事会结构,引入多元化专业人才担任独立非执行董事资讯

金斯瑞生物科技强化董事会结构,引入多元化专业人才担任独立非执行董事

资深会计及审计专家张耀樑与行业专家施晨阳博士已加入公司,并担任独立非执行董事及提名委员会成员。

2024-05-16 22:24

CDE:中药改良型新药研究技术指导原则(试行)资讯

CDE:中药改良型新药研究技术指导原则(试行)

基于有效性的改良,指提高已获批功能主治的有效性或者新增功能主治。基于安全性的改良,指不降低疗效的前提下,针对性地降低临床应用中已出现的安全性风险,最终提高获益风险比。

2024-05-16 21:52

直击就医“痛点”,武汉协和医院联手百度健康探索AI智慧门诊资讯

直击就医“痛点”,武汉协和医院联手百度健康探索AI智慧门诊

AI赋能智慧医疗,让百姓看病就医更加高效便捷。5月16日,华中科技大学同济医学院附属协和医院(以下简称:武汉协和医院)与百度健康举办“AI智慧门诊”签约仪式,共同推动医疗服...

2024-05-16 20:12

百度健康战略合作中国听力医学发展基金会,共建“听力医学中心”资讯

百度健康战略合作中国听力医学发展基金会,共建“听力医学中心”

在第34次全国助残日到来之际,百度健康与中国听力医学发展基金会就达成战略合作。近日,双方在北京举行了签约仪式。

2024-05-16 15:11

武田制药21亿美元引进下一代阿尔茨海默病疗法资讯

武田制药21亿美元引进下一代阿尔茨海默病疗法

近日,武田制药宣布与致力于神经退行性疾病精准医疗的制药公司AC Immune就靶向有毒形式淀粉样蛋白β(Aβ)的免疫疗法达成合作,包括用于一款阿尔茨海默病(Alzheimer s Dis...

2024-05-16 11:40

持续亏损,一家二甲医院宣布关停资讯

持续亏损,一家二甲医院宣布关停

日前,华润医疗发布公告称,华润医疗发布公告,面对淮阴医院经营状况的持续恶化,公司将向监管部门申请停止该医院的运营。

2024-05-16 08:07

步长制药独家中药品种因价格虚高,被约谈降价资讯

步长制药独家中药品种因价格虚高,被约谈降价

近日,步长制药发布公告称,根据国家医保局相关文件精神,旗下全资子公司陕西步长制药有限公司对其产品脑心通胶囊挂网价格进行了调整。

2024-05-15 10:58

美国对国内注射器和个人防护设备等征收新的关税资讯

美国对国内注射器和个人防护设备等征收新的关税

当地时间5月14日,美国白宫宣布,将大幅提高一系列中国进口产品的关税。此次新出台的对华关税预计将在未来3年内分阶段实施,涵盖了价值约180亿美元的中国进口商品,包括电动汽车...

2024-05-15 10:14

司美格鲁肽,披露了减重的维持年限资讯

司美格鲁肽,披露了减重的维持年限

司美格鲁肽在减肥领域的风靡程度已是人尽皆知,但对于其减肥效果的长期有效性也一直是业内和公众较为关注的话题之一,日前,诺和诺德就此公布了相关的研究数据。

2024-05-15 08:53

填补IgA肾病治疗空白!全球首个对因治疗药物耐赋康®在中国大陆成功开出首方资讯

填补IgA肾病治疗空白!全球首个对因治疗药物耐赋康®在中国大陆成功开出首方

5月14日,全球唯一对因治疗IgA肾病药物耐赋康®(布地奈德肠溶胶囊,NEFECON®)中国大陆的首张处方落地,并以互联网医院的电子处方形式开出

2024-05-14 21:43

全国公立医疗卫生机构药品使用监测管理标准,2024年11月1日起施行资讯

全国公立医疗卫生机构药品使用监测管理标准,2024年11月1日起施行

现发布推荐性卫生行业标准《全国公立医疗卫生机构药品使用监测管理标准》,编号和名称为WS T 841—2024 全国公立医疗卫生机构药品使用监测管理标准,自2024年11月1日起施行。

2024-05-14 17:53

传奇生物CAR-T疗法今年第一季度销售业绩达1.57亿美元资讯

传奇生物CAR-T疗法今年第一季度销售业绩达1.57亿美元

5月13日,传奇生物公布了其2024年第一季度的未经审计财务业绩。

2024-05-14 13:29

一家医疗器械明星企业,退市资讯

一家医疗器械明星企业,退市

近日,据外媒报道,全球电生理龙头械企Acutus Medical由于连续未能满足纳斯达克的最低上市要求(该公司未能维持至少每股1美元的最低股价和

2024-05-14 12:12

德国施巴sebamed亮相第十三届亚洲皮肤科学术年会,开拓皮肤屏障研究新视野资讯

德国施巴sebamed亮相第十三届亚洲皮肤科学术年会,开拓皮肤屏障研究新视野

近日,源自德国医研科学背景的知名功效型洁护肤品牌施巴sebamed首度亮相第十三届亚洲皮肤科大会(13th Asia Dermatological Congress)并举办午间专题会。

2024-05-13 17:24

横店集团旗下上市医药公司,去年揽金超110亿元资讯

横店集团旗下上市医药公司,去年揽金超110亿元

近日,普洛药业公布了其2024年第一季度业绩,其实现营业总收入31 98亿元,同比增长3 65%;归母净利润2 44亿元,同比增长1 84%;扣非净利润2 39亿元,同比增长2 42%;经营...

2024-05-13 15:53