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

“和合共生,健康共护”四价HPV疫苗男性适应证上市暨“HPV男女共防计划”启动新闻发布会成功举办,共筑HPV预防新生态资讯

“和合共生,健康共护”四价HPV疫苗男性适应证上市暨“HPV男女共防计划”启动新闻发布会成功举办,共筑HPV预防新生态

今日(1月18日),默沙东(默沙东是美国新泽西州罗威市默克公司的公司商号)举办的“和合共生,健康共护”四价HPV(人乳头瘤病毒)疫苗男性适应证上市暨“HPV男女共防计划”启动...

2025-01-18 18:31

四同药品价格治理已基本实现,正建设全国挂网药品价格一览表资讯

四同药品价格治理已基本实现,正建设全国挂网药品价格一览表

目前,我们正在建设全国挂网药品价格一览表,全量汇总展示各地挂网价格信息并对首涨、高涨幅等异常价格行为予以标识,敦促各地持续纠正不合理的挂网高价。

2025-01-18 12:15

关于丙类药品目录,国家医保局最新的思考与规划,2025年发布第一版资讯

关于丙类药品目录,国家医保局最新的思考与规划,2025年发布第一版

丙类目录与每年的基本医保药品目录调整同步开展,计划于今年年内发布第一版。

2025-01-18 11:34

2025年全国80%左右医保统筹地区基本实现即时结算,2026年底全部实现即时结算资讯

2025年全国80%左右医保统筹地区基本实现即时结算,2026年底全部实现即时结算

1月16日,国家医疗保障局办公室正式对外发布《关于推进基本医保基金即时结算改革的通知》。根据通知,以全国统一的医保信息平台为支撑,2025年全国80%左右统筹地区基本实现即时...

2025-01-18 11:20

2024年底,60岁及以上人口3.1亿,占全国人口的22.0%资讯

2024年底,60岁及以上人口3.1亿,占全国人口的22.0%

年末全国人口(包括31个省、自治区、直辖市和现役军人的人口,不包括居住在31个省、自治区、直辖市的港澳台居民和外籍人员)140828万人,比上年末减少139万人。全年出生人口954...

2025-01-17 14:56

赛诺菲荣膺“杰出雇主2025”桂冠,连续五年傲立榜首资讯

赛诺菲荣膺“杰出雇主2025”桂冠,连续五年傲立榜首

作为10多年来首个且唯一连续五年荣获此殊荣的企业,赛诺菲再次彰显了其在企业文化、人才战略、多元发展及员工培养等方面的卓越成就。

2025-01-17 11:02

又一款国产三代EGFR-TKI抑制剂获批上市资讯

又一款国产三代EGFR-TKI抑制剂获批上市

昨日(1月16日),据国家药监局官网显示,奥赛康药业的1类创新药利厄替尼片(limertinib ASK120067,商品名:奥壹新)获批上市,用于治疗既往接受表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制...

2025-01-17 10:31

增辉生命,默沙东中国再度荣膺“中国杰出雇主”资讯

增辉生命,默沙东中国再度荣膺“中国杰出雇主”

1月16日,由全球权威的杰出雇主调研机构(Top Employers Institute)颁布的“杰出雇主2025”榜单正式揭晓

2025-01-16 22:48

CDE:放射性治疗药物申报上市临床风险管理计划技术指导原则资讯

CDE:放射性治疗药物申报上市临床风险管理计划技术指导原则

本指导原则将针对上市后临床风险管理计划、说明书中安全性相关内容、 患者指导手册的撰写提供具体指导意见。

2025-01-16 20:41

全球首款狂犬病双抗药物国内申报上市资讯

全球首款狂犬病双抗药物国内申报上市

日前,据国家药监局药审中心网站显示,智翔金泰的1类新药斯乐韦米单抗在国内申报上市。

2025-01-15 17:02

国家市场监督管理总局发布《医药企业防范商业贿赂风险合规指引》资讯

国家市场监督管理总局发布《医药企业防范商业贿赂风险合规指引》

本指引所称的商业贿赂, 是指采用财物或者其他手段贿赂交易相对方的工作人员、 受交易相对方委托办理相关事务的单位或者个人、 利用职权或者影响力影响交易的单位或者个人,...

2025-01-14 23:38

阿斯利康与宜联生物达成临床研究合作,共同探索联合治疗创新方案资讯

阿斯利康与宜联生物达成临床研究合作,共同探索联合治疗创新方案

双方将共同启动一项多中心、开放性、I Ib期研究,旨在评估两款药物联合治疗在实体肿瘤患者中的安全性、有效性和药代动力学。

2025-01-14 18:36

医疗科技国际化之路:新加坡如何提供全链条支持?资讯

医疗科技国际化之路:新加坡如何提供全链条支持?

随着中国医疗科技领域的快速发展,越来越多的企业具备了国际化发展的能力,正在“走出去”开辟新的市场。

2025-01-14 15:56

NVIDIA与多家行业顶尖机构达成深度合作,共促医疗健康产业蓬勃发展资讯

NVIDIA与多家行业顶尖机构达成深度合作,共促医疗健康产业蓬勃发展

在日前举办的摩根大通医疗健康大会上,NVIDIA 宣布与多家行业领先机构达成合作,这类新的合作旨在通过加速药物发现、提升基因组研究,以及利用代理式和生成式 AI 开创先进医...

2025-01-14 13:26

老牌上市药企终止PD-1项目,计提资产减值准备1.75亿元资讯

老牌上市药企终止PD-1项目,计提资产减值准备1.75亿元

近日,丽珠医药集团发布公告称,对公司及下属子公司截至2024年12月31日合并报表范围内存在减值迹象的资产进行了减值测试,并对其中存在减值迹象的资产相应计提了减值准备。

2025-01-14 10:13

尊享e生2025升级:首次全场景放开外购药械,医院药品覆盖数量再增资讯

尊享e生2025升级:首次全场景放开外购药械,医院药品覆盖数量再增

1月13日,众安保险举办“与10光,共生长”尊享e生十周年产品升级发布会,正式发布尊享e生2025版,并推出众安健康险未来将主打的两大产品系列——面向健康人群的“尊享系列”,以...

2025-01-13 20:17

PLA材料的医美应用:安全与效果的双重考验资讯

PLA材料的医美应用:安全与效果的双重考验

聚乳酸PLA,作为医美行业面部填充剂历经了3个时代大约20多年的发展,大体可分为1 0、2 0、3 0三个不同的时代;即1 0-结晶片状;2 0-普遍表面粗糙的多孔微球或实心微球;3 ...

2025-01-13 19:53

国家医保局:开展2025年定点医药机构违法违规使用医保基金自查自纠工作,肿瘤类、重症医学类、麻醉类、零售药店典型问题清单资讯

国家医保局:开展2025年定点医药机构违法违规使用医保基金自查自纠工作,肿瘤类、重症医学类、麻醉类、零售药店典型问题清单

2025年3月底前,各级医保部门根据本地化问题清单,对辖区内所有定点医疗机构和定点零售药店2023-2024年医保基金使用情况开展自查自纠。2025年4月起,国家医保局将对全国定点医药...

2025-01-13 17:32

全球首个超长效PCSK9单抗获批上市资讯

全球首个超长效PCSK9单抗获批上市

瑞卡西单抗注射间隔可长达8周,突破了目前国内外已获批的PCSK9单抗需要每2周、4周或6周的注射频次。

2025-01-13 13:17

好大夫正式牵手蚂蚁集团,共同推进“AI+医疗”创新资讯

好大夫正式牵手蚂蚁集团,共同推进“AI+医疗”创新

蚂蚁集团收购好大夫在线尘埃落定。1月11日,在2025年好大夫峰会上,双方在收购完成后首度携手亮相。好大夫在线创始人王航现场表示,共同的使命和愿景让双方走到了一起,后续好大...

2025-01-11 18:05