Zespół naukowców opracował chip, który może przetestować skutki palenia na komórkach dróg oddechowych płuc.

Głównym autorem badania był Kambez H. Benam z Instytutu Wyss dla Inżywnierii Inspirowanej Biologią na Uniwersytecie Harvarda w Bostonie. Zespół opublikował szczegóły badania w czasopiśmie „Cell Systems”.

Według Światowej Organizacji Zdrowia przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP) jest obecnie na czwartym miejscu na liście najbardziej śmiercionośnych schorzeń. W Polsce na POCHP choruje ok. 2,5 mln osób, a rocznie umiera ok. 15 tys.

Chorobę diagnozuje się najczęściej u osób po 40 roku życia, które aktywnie palą tytoń lub paliły przez wiele lat, jednak spośród osób palących może zachorować ok.30-40 proc.

Naukowcy wiedzą, że POChP jest głównie powodowana przez palenie tytoniu, jednak nieznany jest konkretny mechanizm, w jaki dochodzi do zachorowania.

„Ponieważ powszechnie stosowane zwierzęta laboratoryjne (np. myszy i szczury) oddychają przez nos, ich przydatność do badań z użyciem dymu, zarówno z tradycyjnych papierosów, jak i e-papierosów, jest […] dyskusyjna” – zauważają autorzy.

Dodają, że badania kliniczne na ludziach są najbardziej bezpośrednim sposobem pomiaru skutków narażenia na dym, ale nawet one mają swoje ograniczenia.

Aby wypełnić tę lukę, Benam i jego zespół stworzyli chip dróg oddechowych, urządzenie wykonane z przezroczystego, elastycznego kauczuku składającego się z żywych komórek wyściełających małe drogi oddechowe ludzkich płuc.

„Nazwaliśmy je chipem, bo dostosowaliśmy metody produkcji komputerowych mikrochipów do tworzenia bardzo małych wydrążonych kanałów, które wypełniliśmy żywymi komórkami ludzkimi” – mówi starszy autor badania Donald Ingber, z Instytutu Wyss.

Komórki dróg oddechowych na chipie mają zdolność do różnicowania, specjalizacji produkcji śluzu i rozwijania rzęsek – przypominające włosy zgrubienia, które sprawiają, że śluz przemieszcza się po drogach oddechowych.

Zespół tłumaczy, że górny kanał chipu jest tam, gdzie komórki są hodowane w drogach oddechowych. Kanał ten umożliwia przepływ powietrza przez komórki. Komórki następnie przechodzą do dolnego kanału, który przypomina układ naczyniowy.Chip jest podłączony do generatora dymu opracowanego przez zespół, który jest sterowany przez program komputerowy do symulacji różnych sposobów palenia. Maszyna może się zaciągnąć dymem papierosowych, wypuścić go i oddychać normalnie pomiędzy każdym zaciągnięciem.Układ jest podłączony do membrany, symulującej microrespirator, który zaciąga powietrze i dym przez komórki dróg oddechowych i wypuszcza go z powrotem.W swoich badaniach zespół wykorzystał swoje urządzenie, aby przetestować działanie dymu papierosowego i oparów e-papierosów na komórki dróg oddechowych pobranych od zdrowych ludzi i osób z POChP.

Gdy komórki oddechowe były narażone na działanie dymu papierosowego, naukowcy byli świadkami zmian w ekspresji genów i ścieżek, które chronią przed stresem oksydacyjnym, które są porównywalne do reakcji obserwowanych u ludzi palących.

Co więcej, zespół zidentyfikował nieprawidłową aktywność rzęsek w komórkach dróg oddechowych po ekspozycji na dym papierosowy, zapewniając szersze spojrzenie na sposób uszkadzania płuc przez palenie.Po ekspozycji na opary e-papierosów, zespół zidentyfikował zmiany w funkcjonowaniu rzęsek podobne do tych spowodowanych przez ekspozycję na dym papierosowy, choć było mniej dowodów, że opary z e-papierosów zmieniają ścieżki redukcji stresu oksydacyjnego.Benam i zespół twierdzą, że ich chip dróg oddechowych posiada wiele zalet w porównaniu do innych modeli stosowanych do oceny wpływu palenia na płuca.

Na przykład, może monitorować skutki licznych sposobów palenia na komórki dróg oddechowych oraz odnosi się do problemów z oddychaniem prezentowanymi przez gryzonie i jest w stanie wykazać, progresję choroby u ludzi w wyniku ekspozycji na dym.Co ważne, naukowcy twierdzą, że ich chip dróg oddechowych może otworzyć drzwi do nowych metod leczenia POChP.Zespół planuje teraz stworzyć bardziej szczegółowy chip dróg oddechowych, który będzie zawierał różne rodzaje komórek dróg oddechowych, w tym komórki odpornościowe. Zespół twierdzi, że może to pozwolić na zrozumienie odpowiedzi immunologicznej na palenie.

Źródło: portal.abczdrowie.pl