Eine neue, heute veröffentlichte Studie zeigt, dass eine Technologie, entwickelt an der University of Central Florida könnte als ein zuverlässiger klinisch-basierte Modell der amyotrophen Lateralsklerose (ALS) und eine bessere screening-Instrument für neuartige Therapien, als Sie derzeit verwenden präklinischen Modellen.
Die Human-on-a-Chip-Technologie wurde entwickelt von UCF Professor James J. Hickman in seinem Hybrid Systems Lab an der UCF. Es wurde lizenziert, um Hesperos, Inc., ein Unternehmen, das von Hickmann und Michael L. Shuler, Ph. D.
„Diese Studie unterstützt die Fähigkeit unserer Human-on-a-Chip-system, genauer und schnelle Bewertung neuer Behandlungen für ALS und möglicherweise beschleunigen den gesamten Prozess der Arzneimittelentwicklung“, sagt Hickman, co-Autor des Papiers mit dem Titel „Ein Mensch-Basierte Funktionelle NMJ-System für Personalisierte ALS Modeling und Drug Testing“, veröffentlicht in der Zeitschrift Advanced Therapeutics . „Dies ist auch das erste Daten zum Nachweis der Wirksamkeit der Deanna Protokoll für die Behandlung von ALS, die Verwendung eines klinisch relevanten assay system.“
Die ALS ist eine fortschreitende Erkrankung, die zu Schäden an Nerven und im Laufe der Zeit bewirkt, dass der Verlust von Muskel-Kontrolle und eventuellen Tod. Zwischen 12.000-15.000 Menschen in der nation sind mit ALS diagnostiziert mit etwa 5.000 neue Fälle jedes Jahr, nach den Centers for Disease Control and Prevention. Auch bekannt als Lou Gerhig-Krankheit gibt es keine Heilung.
In der neuen journal-Artikel, die Forscher von UCF und der Cornell-Universität beschreiben einen funktionellen neuromuskulären Synapse (NMJ) – Krankheit Modell aus primären Motoneuronen abgeleitet aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) von ALS-Patienten und Wildtyp primären humanen Muskelfasern, die sich in eine unterteilte Kammern-system. Am wichtigsten ist, das funktionale system war in der Lage zu reproduzieren-assays verwendet, in die Klinik zu beurteilen, ALS die Defizite, wo ein patient gegeben, eine Aufgabe zu tun, mit erhöhter Geschwindigkeit zu erkennen, Spastik oder Verlust der Muskelkraft. Dies wurde reproduziert, indem die Stimulierung der primären Motoneuronen bei Erhöhung der Frequenz und der überwachung des Muskel-Rekord „überspringt“ sowie beschleunigte Ermüdung.
Die iPSCs wurden, stammen aus drei separaten ALS Linien, zwei Ausdruck von SOD1-Mutationen und einem Ausdruck der FUS-mutation. Im Vergleich zu gesunden Kontrollen, jede der drei Zelllinien ALS primären Motoneuronen zeigten Mutanten-spezifischen pathologischen Phänotypen in unterschiedlicher Schweregrade, einschließlich der erhöhten axonalen varikositäten, verminderte axon-Verzweigung und Dehnung und erhöhte Erregbarkeit.
Wenn ALS primären Motoneuronen wurden inkubiert in der dual-Kammer-system mit Muskel-Gewebe, die funktionelle NMJs gebildet wurden, ohne Zelltod von Axonen transportiert durch den kleinen Tunnel, um die Muskel-Kammer. Allerdings gab es signifikante Beeinträchtigungen in NMJ die Bildung, die elektrische Aktivität übertragung und Muskel-Kontraktion mit Zunehmender stimulationsfrequenz. Diese Daten deuten darauf hin, dass das system ein gültiges Modell ist, dass rekapituliert die morphologische und funktionelle Defizite in der ALS.
„Nach unserem wissen ist dies die erste Studie, zu zeigen, dass, während anders ALS Mutationen der Darstellung verschiedener Phänotypen, alle haben die gemeinsame point-of-origin-Defizit bei den NMJ für jede mutation, die nützlich ist, nicht nur die familiäre form der Krankheit, aber möglicherweise sporadisch als gut“, sagte Hickman.
Die Deanna protocol ist eine Form der ganzheitlichen, Ergänzungen, enthält fünf Komponenten, die Ausrichtung der verschiedenen zellulären Mechanismen bekannt ist pathologisch verändert bei ALS und diese over-the-counter-ALS-Behandlung ist im Handel erhältlich. Während diese Strategie wurde anekdotisch berichtet, um erfolgreich zu behandeln ALS, gab es bisher keinen wissenschaftlichen Beweis, der in einem menschlichen funktionale Modell, das unterstützt den therapeutischen Einsatz.
In der Studie, die auf die Behandlung mit dem Deanna Protokoll der NMJ funktionale Defizite wurden rückgängig gemacht. Insbesondere die Behandlung führte zu erheblichen Verbesserungen in der NMJ die Bildung, die elektrische Aktivität übertragung und Muskel-Kontraktionen, auch bei höheren Frequenzen der stimulation.