Что делает рак поджелудочной железы настолько смертельным, так это его скрытое и быстрое распространение. Теперь "машина времени" построенный инженерами Университета Пердью, показал способ обратить вспять течение рака, прежде чем он распространится по поджелудочной железе.
"Эти открытия открывают возможность разработки новой генной терапии или лекарства, потому что теперь мы можем переводить раковые клетки обратно в их нормальное состояние," сказал Бумсу Хан, профессор машиностроения Purdue и руководитель программы Purdue Center for Cancer Research. Хана добро пожаловать на прием в биомедицинской инженерии.
Машина времени, созданная лабораторией Хана, является реалистичным воспроизведением структуры поджелудочной железы, называемой ацинусом, которая производит и выделяет пищеварительные ферменты в тонкий кишечник. Рак поджелудочной железы имеет тенденцию развиваться в результате хронического воспаления, которое возникает, когда мутация заставляет эти пищеварительные ферменты переваривать саму поджелудочную железу.
Если бы существовал способ вернуться в прошлое, чтобы перепрограммировать раковые ацинарные клетки, которые производят эти ферменты, тогда можно было бы полностью перезагрузить поджелудочную железу.
В течение последнего десятилетия Стивен Конечны, почетный профессор кафедры биологических наук Purdue, изучал потенциальную кнопку сброса: ген под названием PTF1a.
"Ген PTF1a абсолютно необходим для нормального развития поджелудочной железы. Если у вас нет гена PTF1a, у вас не разовьется поджелудочная железа," Конечны сказал. "Итак, вся наша идея заключалась в том, что если мы снова включим ген PTF1a в раковой клетке поджелудочной железы, что произойдет? Вернем ли мы фенотип рака?? Действительно, именно это и происходит."
Конечны сотрудничал с лабораторией Хана, чтобы вывести эти результаты молекулярно-биологических исследований на новый уровень, протестировав их на реалистичной модели ацинуса – машине времени. Опубликованное исследование размещено на обложке октябрьского. 7 выпуск журнала «Лаборатория на чипе» Королевского химического общества.
Исследователи обычно изучают возможные подходы к лечению рака поджелудочной железы на животных моделях, но для развития рака поджелудочной железы у животных могут потребоваться месяцы. Возможность изучать концепции развития и лечения рака в столь же реалистичной микросреде сэкономит время и даст исследователям больший контроль над моделью.
Модель, разработанная исследователями Purdue, решает серьезную проблему, связанную с точным отображением анатомической сложности ацинуса – круглой полости, выстланной клетками.
"С инженерной точки зрения создание такой трехмерной полости нетривиально. Итак, поиск способа создания этой полости – само по себе новшество," Хан сказал.
В лаборатории Хана уже был опыт создания реалистичной модели другой структуры поджелудочной железы, протока, по которому рак растет после выхода из ацинуса. Исследователи взяли эти знания и разработали новую технику, которая строит проток и ацинус в два этапа "вязкая аппликатура" процесс.
Вот как это работает: модель представляет собой стеклянную платформу размером с почтовую марку на предметном стекле микроскопа с двумя соединенными между собой камерами. Загрузка раствора коллагена в одну камеру заполняет подобную пальцу форму протока поджелудочной железы, который выпячивается, а затем расширяется, создавая структуру полости ацинуса во второй камере.
Помещение раковых клеток человека в ацинарную камеру сделало модель еще более реалистичной. Лаборатория Конечного сконструировала ген PTF1a линии клеток рака поджелудочной железы, чтобы он включался в присутствии доксициклина, соединения, обычно используемого в антибиотиках. Как только ген был активирован, клетки начали строить остальную часть ацинуса в модели Хана, что указывает на то, что они больше не были злокачественными и были перепрограммированы.
"В этой модели раковые клетки не только перепрограммируются, но и впервые мы можем показать нормальную трехмерную архитектуру ацинуса, которая очень похожа на те же структуры, которые мы видим в здоровой поджелудочной железе," Конечны сказал.
Лаборатория Хана в настоящее время проводит эксперименты по изучению возможной генной терапии на основе этих результатов.