Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Strona główna Nowe technologie

Urządzenie odtwarzające płytkę nerwowo-mięśniową


Inżynierowie z MIT opracowali urządzenie mikrostrumieniowe odtwarzające płytkę nerwowo-mięśniową, czyli miejsce gdzie mięsień styka się z nerwem. Urządzenie wielkości 25-centówki (średnica około 25 mm)  zawiera pojedyncze włókno mięśniowe oraz mały zestaw nerwów ruchowych. Badacze mogą obserwować interakcje pomiędzy jednym a drugim w realistycznej, trójwymiarowej matrycy. Mogą też na te interakcje wpływać.

Badacze genetycznie zmodyfikowali neurony w urządzeniu, aby reagowały na światło. Świecąc bezpośrednio w neurony są w stanie je pobudzać, a te z kolei pobudzają włókno mięśniowe. Naukowcy zmierzyli także siłę generowaną przez urządzenie podczas skurczu mięśnia.

microfluidic device

Badacze stworzyli urządzenie mikrostrumieniowe z dwoma ważnymi cechami: środowiskiem trójwymiarowym oraz przedziałem oddzielającym mięśnie od nerwów odtwarzającym ich naturalne rozdzielenie w ludzkim organizmie. Zawiesili komórki mięśniowe i nerwowe w hydrożelu i wstrzyknęli je do przedziałów wielkości milimetra (cienkie kanały w kolorze niebieskim), po czym z każdej strony neuronu/ mięśnia dostarczyli pożywkę (duże kanały w kolorze niebieskim) , aby naśladować  środowisko trójwymiarowe. (Zdjęcie: Sebastien Uzel)


Wyniki opublikowane dzisiaj online w Science Advances mogą pomóc naukowcom w zrozumieniu i znalezieniu leków na stwardnienie zanikowe boczne (ALS), potocznie znane jako choroba Lou Gehriga, oraz inne zaburzenia nerwowo-mięśniowe.

– Płytka nerwowo-mięśniowa związana jest z wieloma ciężkimi i często śmiertelnymi zaburzeniami, o których musimy się jeszcze wiele dowiedzieć – twierdzi Sebastien Uzel, który prowadził prace badawcze jako doktorant na Wydziale Mechanicznym MIT. – Mamy nadzieję, że możliwość stworzenia płytki nerwowo-mięśniowej in vitro pomoże w zrozumieniu niektórych chorób.

Współautorami pracy są Roger Kamm, profesor inżynierii mechanicznej i biologicznej w MIT, były doktorant a obecnie stażysta podoktorski Randall Platt, pracownik badawczy Vidya Subramanian, była studentka i pracownik badawczy Taylor Pearl, starszy stażysta podoktorski Christopher Rowlands, były stażysta podoktorski Vincent Chan, profesor zwykły biologii Laurie Boyer, oraz profesor inżynierii mechanicznej i biologicznej Peter So.

Zbliżając się do celu

Od lat siedemdziesiątych XX wieku naukowcy proponowali różne metody imitowania płytki nerwowo-mięśniowej w laboratorium. Większość tych eksperymentów polegała na wyhodowaniu komórek mięśniowych i nerwowych na płytkach Petriego lub niewielkich szklanych podłożach. Lecz takie środowisko w niczym nie przypomina organizmu, gdzie mięśnie i neurony żyją w złożonych, trójwymiarowych środowiskach, często daleko od siebie.

– Weźmy żyrafę – mówi Uzel, teraz  stażysta podoktorski w Wyss Institute na Harwardzie.  – Neurony żyjące w rdzeniu kręgowym wysyłają aksony na bardzo duże odległości, aby połączyć się z mięśniami nogi.
Aby odtworzyć płytki  nerwowo-mięśniowe w środowisku in vitro bardziej realistycznie Uzel i koledzy stworzyli urządzenie mikrostrumieniowe z dwoma ważnymi cechami: środowiskiem trójwymiarowym oraz przedziałem oddzielającym mięśnie od nerwów odtwarzającym ich naturalne rozdzielenie w ludzkim organizmie. Zawiesili komórki mięśniowe i nerwowe w przedziałach wielkości milimetra, które następnie napełnili żelem, aby naśladować środowisko trójwymiarowe.

Światło i skurcz

Aby wyhodować włókno mięśniowe zespół wykorzystał komórki prekursorowe z myszy, które następnie zróżnicowano w komórki mięśniowe. Naukowcy wstrzyknęli komórki do przedziału mikrostrumieniowego, gdzie urosły tworząc pojedyncze włókno mięśniowe.  W podobny sposób zróżnicowali nerwy ruchowe z grupy komórek macierzystych  i umieścili je w drugim przedziale. Przed rozróżnieniem obu typów komórek badacze genetycznie zmodyfikowali komórki nerwowe, aby reagowały na światło stosując w tym celu technikę zwaną optogenetyką.


microfluidic device that replicates the neuromuscular junction

Nowe urządzenie mikrostrumieniowe odtwarzające płytkę nerwowo-mięśniową zawiera niewielką grupę neuronów (kolor zielony) oraz pojedyncze włókno mięśniowe (kolor czerwony). Obraz fluorescencyjny poniżej pokazuje nerwy ruchowe wysyłające aksony w kierunku włókna mięśniowego na odległość około 1 mm. (Obraz: Sebastien Uzel)


Kamm mówi że światło „umożliwia dokładny wybór komórek, które chcemy  pobudzić”, w przeciwieństwie do stosowania elektrod, które w niewielkiej przestrzeni nieumyślnie pobudzają komórki inne niż docelowe.
Na koniec badacze dodali jeszcze jedną cechę: wyczuwanie siły. Aby zmierzyć skurcz mięśnia wykonali w przedziale mięśni dwie niewielkie elastyczne kolumienki, dookoła których włókno mięśniowe mogło się owinąć. Kiedy nastąpił skurcz mięśnia kolumienki zbliżyły się do siebie, a badacze byli w stanie zmierzyć ich przesunięcie i przeliczyć to na siłę mechaniczną.

W eksperymentach testujących urządzenie Uzel i koledzy najpierw obserwowali neurony wysuwające aksony w kierunku włókna mięśniowego w trójwymiarowym regionie. Kiedy zauważyli, że akson zetknął się z mięśniem pobudzali neuron krótkim błyskiem niebieskiego światła i natychmiast następował skurcz mięśnia.
– Błyśniesz światłem i masz skurcz – mówi Kamm.

Kamm uważa, że wyniki eksperymentów potwierdzają, że urządzenie mikrostrumieniowe może służyć do testowania leków na zaburzenia nerwowo-mięśniowe i może nawet zostać dostosowane do indywidualnych pacjentów.

Źródło: http://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=44141.php


Tagi: nerw, miesien, plytka, urzadzenie, mikrostrumien
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Ograniczenie soli w diecie może być groźne Nie mam jeszcze wniosków na temat pochodzenia Covid-19 Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid Zintegrować informacje o logistyce Wystawa "Nie to niebo" Ograniczenie soli w diecie może być groźne Nie mam jeszcze wniosków na temat pochodzenia Covid-19 Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid Zintegrować informacje o logistyce Wystawa "Nie to niebo" Ograniczenie soli w diecie może być groźne Nie mam jeszcze wniosków na temat pochodzenia Covid-19 Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid Zintegrować informacje o logistyce Wystawa "Nie to niebo"

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Bioszkolenia Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje