อวัยวะใหม่บนชิปเลียนแบบไขกระดูกของมนุษย์ ช่วยให้สามารถตรวจสอบความเสียหายของไขกระดูกที่เกิดจากการฉายรังสีและยาได้ อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาในบอสตันโดยความร่วมมือทางวิชาการและอุตสาหกรรม และยังทำนายกลไกของโรคทางพันธุกรรมที่หายากได้อย่างถูกต้อง ไขกระดูกสร้างเซลล์เม็ดเลือดหลายพันล้านเซลล์ทุกวัน ดังนั้น
จึงได้รับผลกระทบจากการรักษามะเร็งที่ทำงาน
โดยขัดขวางการเติบโตของเซลล์ เช่น เคมีบำบัดและการฉายรังสี ซึ่งอาจทำให้เกิดภาวะโลหิตจาง เลือดออก และมีความเสี่ยงสูงต่อการติดเชื้อ จนกระทั่งDavid Chou , Viktoras Frismantasและเพื่อนร่วมงานของพวกเขาได้พัฒนาชิปไขกระดูก วิธีเดียวที่จะศึกษาเนื้อเยื่อของไขกระดูกที่มีชีวิตได้อย่างมีประสิทธิภาพคือการตัดชิ้นเนื้อที่เจ็บปวดออกจากกระดูก วิธีอื่นในการศึกษาไขกระดูกในห้องปฏิบัติการหรือในสัตว์ไม่ได้สร้างผลกระทบที่พบในผู้ป่วย
Stefan Platzจาก AstraZeneca ซึ่งให้ทุนสนับสนุนการวิจัยนี้กล่าวว่า “ความสามารถในการใช้เซลล์ของมนุษย์อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าแบบจำลองของสัตว์มีประโยชน์มากมาย ทั้งในแง่ของความสามารถในการแปลไปยังคลินิกและการลดการใช้สัตว์การพัฒนายาของพวกเขา
กายวิภาคของชิปชิปไขกระดูกมีขนาดเท่ากับหน่วยความจำ USB และทำจากยางซิลิโคนใส โดยมีช่องคู่ขนานสองช่องคั่นด้วยเมมเบรน ช่องด้านบนเต็มไปด้วยเซลล์ต้นกำเนิดจากไขกระดูกจากผู้ป่วยและเซลล์ stromal ที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์เจลเพื่อเลียนแบบธรรมชาติ 3 มิติของเนื้อเยื่อไขกระดูก ช่องล่างเรียงรายไปด้วยเซลล์บุผนังหลอดเลือดเพื่อเลียนแบบหลอดเลือด สื่อของเหลวที่รองรับการเจริญเติบโตและการสร้างความแตกต่างของเซลล์ไขกระดูกในเซลล์เม็ดเลือดที่แตกต่างกันจะไหลผ่านช่องทางด้านล่างเพื่อป้อนอาหารเซลล์และกำจัดของเสีย จึงเลียนแบบการไหลเวียนของเลือด
ชิปไขกระดูกเมื่อเทียบกับเซลล์ไขกระดูกที่ปลูก
ในสารแขวนลอยหรือเพาะเจล ชิปช่วยปรับปรุงการอยู่รอดในระยะยาวของเซลล์ต้นกำเนิดจากไขกระดูก และสนับสนุนการเติบโตและการสร้างความแตกต่างของเซลล์เม็ดเลือดขาวและเม็ดเลือดแดง นิวโทรฟิลบางตัวถึงกับอพยพจากช่องไขกระดูกไปยังช่องล่าง (“หลอดเลือด”) พฤติกรรมนี้เทียบเท่ากับเซลล์ที่อาศัยอยู่ในไขกระดูกจริง
นักวิจัยจากสถาบัน Wyss แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด จากนั้นจึงนำชิปไปสัมผัสกับยาเคมีบำบัด และพบว่าชิปได้รับความเสียหายที่ความเข้มข้นของยาเดียวกันกับที่ก่อให้เกิดความเสียหายในผู้ป่วย เพื่อดูว่าชิปสามารถใช้ทำนายผลของยาเคมีบำบัดชนิดใหม่ได้หรือไม่ Chou และทีมของเขาได้ทดสอบยาที่ AstraZeneca กำลังพัฒนาโดย AstraZeneca เนื่องจากการไหลอย่างต่อเนื่องผ่านช่องด้านล่างบนชิป พวกเขาสามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกในระดับยาที่สังเกตได้ในเลือดเมื่อให้ยาแก่ผู้ป่วยในการทดลองทางคลินิก
การได้รับยาในช่วงเวลาสั้น ๆ ทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงและเม็ดเลือดขาวลดลง ในขณะที่การรักษาด้วยยาทั้งหมดในปริมาณเท่ากันเป็นเวลานานทำให้เซลล์เม็ดเลือดขาวลดลงอย่างน่าประหลาดใจ ผลกระทบที่สังเกตได้บนชิปนั้นตรงกับผู้เข้าร่วมการทดลองและยังเสนอวิธีศึกษาผลกระทบนี้เพิ่มเติมอีกด้วย
เมื่อทดสอบความเสียหายจากรังสี ชิปแสดงความเป็นพิษอีกครั้งตามปริมาณรังสีที่คาดไว้
ประตูสู่การศึกษาโรคทางพันธุกรรมที่หายาก
โดนัลด์ อิงเบอร์หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า “ด้วยแบบจำลองนี้ที่สามารถจำลองการตอบสนองของไขกระดูกเฉพาะผู้ป่วยได้ เราอยู่ในฐานะที่จะช่วยในการออกแบบการทดลองทางคลินิกของมนุษย์สำหรับความผิดปกติทางพันธุกรรมที่หายากและความก้าวหน้าของยาเฉพาะบุคคล ในแบบที่ไม่เคยทำได้มาก่อน”
David Chou, Viktoras Frismantas และ Donald Ingber (จากซ้ายไปขวา) เป็นส่วนหนึ่งของทีมที่พัฒนาแบบจำลองไขกระดูกใหม่บนชิปภาพรวมในครั้งแรกเกี่ยวกับศักยภาพนี้ได้มาจากการตรวจสอบกลุ่มอาการชวาคมัน-ไดมอนด์ ซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมที่หายากซึ่งส่งผลให้ไขกระดูกล้มเหลวโดยมีจำนวนเม็ดเลือดขาวต่ำอย่างผิดปกติ แบบจำลองสัตว์ไม่สามารถแพร่พันธุ์โรคนี้ได้ อย่างไรก็ตาม การใช้เซลล์จากผู้ป่วยที่ได้รับผลกระทบกับชิปของไขกระดูกทำให้สามารถจำลองฟีโนไทป์ได้อย่างแม่นยำ สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยค้นพบบทบาทที่ไม่รู้จักมาก่อนสำหรับโปรตีน CD13 ในกระบวนการนี้
ในอนาคต ทีมงานต้องการประเมินว่าสามารถใช้ชิปนี้ในการพัฒนาสูตรการจ่ายยาที่ทนทานต่อการรักษามะเร็งได้หรือไม่ และพัฒนาวิธีการรักษาเพื่อการฟื้นฟูไขกระดูกโดยใช้อวัยวะใหม่บนชิป
สิ่งสำคัญสำหรับการย้ายเข้าสู่อุตสาหกรรมคือการหาวิธีป้องกันอาร์เรย์ที่ละเอียดอ่อนของระบบ MIT ที่พันรอบลวดทองแดง อุณหภูมิที่รุนแรงในห้องหล่อห้ามไม่ให้มีการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์และอัลตราซาวนด์ ดังนั้นความท้าทายหลักในโครงการคือการรวมระบบทำความเย็นเข้ากับวงจร MIT
ต้นแบบได้รับการทดสอบในห้องปฏิบัติการ และสุดท้ายระบบ MIT ได้รับการติดตั้งที่ส่วนท้ายของห้องทำความเย็นรองในเครื่องหล่อแบบต่อเนื่องของบริษัทเหล็ก Ferriere Nord (FENO) ในอิตาลี การติดตั้งประสบความสำเร็จ ระบบ MIT สามารถอยู่ที่อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการวัดกระแสในขณะที่อยู่ห่างจากแท่งเหล็ก 1500 องศาเซลเซียสเพียงเซนติเมตร
กำลังแปลข้อมูล
เพื่อให้เป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมอย่างแท้จริง จำเป็นต้องมีภาพของพลังงานความร้อนที่แสดงขอบเขตระหว่างสถานะต่างๆ ของโลหะ เช่น ของแข็ง ข้าวต้มของของแข็งและของเหลว และของเหลวบริสุทธิ์ “MIT สามารถให้ข้อมูลคุณสมบัติทางไฟฟ้า และเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ค่าการนำไฟฟ้าของตัวอย่างก็เช่นกัน ดังนั้น หากคุณทราบเกรดเหล็ก คุณจะสามารถเชื่อมโยงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิกับค่าการนำไฟฟ้าและแปลเป็นภาพความร้อนภายในได้” Soleimani อธิบาย
จำเป็นต้องมีการสร้างแบบจำลองเชิงความร้อนเชิงคำนวณที่ครอบคลุมของ Gutiérrez เพื่อทำการแปลนี้ แต่ในท้ายที่สุด อัลกอริธึมเปิดใช้งานการสร้างส่วนหน้าการแข็งตัวภายในขึ้นใหม่ ซึ่งตรงกับรูปทรงของส่วนหน้าจากแบบจำลองการระบายความร้อน และความแตกต่างที่คมชัดของแผนที่ทำให้สามารถคำนวณความหนาของเปลือกแข็งได้
Credit : cateringiperque.com cdmasternow.com cheaplinksoflondonshop.com conviviosfraternos.com cookwatchus.net craniopharyngiomas.net cubmasterchris.info digitalbitterness.com dward3.com edmontonwarhammerleague.com
