Brain-on-a-chip میکروفلوئیدیک: چشم اندازها برای تقلید اختلالات سیستم عصبی
تاریخ انتشار: جمعه 04 مرداد 1398
| امتیاز:
بیماری های مخرب عصبی(NDDs) شامل بیش از 600 نوع اختلال سیستم عصبی در انسان ها است که ده ها میلیون نفر را در سراسر دنیا تحت تاثیر قرار داده اند. برآوردها بوسیله سازمان سلامت جهانی(WHO) نشان می دهد که بیماری های مخرب عصبی تا سال 2030 تقریبا تا 50 درصد افزایش خواهد داشت. بنابراین، نیاز به ایجاد مدل های پیشرفته برای تحقیقات روی بیماری های مخرب عصبی است تا استراتژی های درمانی جدید و پاتوژنز این اختلالات کشف شود. رویکردهای مختلفی به منظور بررسی اختلالات سیستم عصبی ایجاد شده است که از جمله آن ها کشت های سلولی دو بعدی(2D) و سه بعدی(3D) و مدل های جانوری است. با این حال، این مدل ها محدودیت هایی مانند فقدان کشش سلولی، تنش برشی مایعات و برهمکنش های فیزیولوژیک زیستی سلول ها، بافت ها و اندام ها مشکل زا است. Brain-on-a-chip میکروفلوئیدیک یک تکنولوژی آنالیزی ارزان و سریع برای ایجاد ابزاری موثر برای دستکاری، مونیتور کردن و ارزیابی سلول ها و بررسی کشف داروها است که کشت انواع سلول ها در مقادیر کوچک مایع(10-9 to 10-18 L) را مقدور می سازد. بنابراین، این تراشه ها توانایی فائق آمدن بر محدودیت های ذکر شده کشت های سلولی دو بعدی و سه بعدی و هم چنین مدل های جانوری را دارند. سلول های بنیادی(SCs)، بویژه سلول های بنیادی عصبی(NSCs)، سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs)، و سلول های بنیادی جنینی(ESCs) قابلیت تبدیل شدن به انواع سلول های سیستم عصبی را دارند. بنابراین، Brain-on-a-chip میکروفلوئیدیک و سلول های بنیادی می توانند به یک ابزار تحقیقاتی بالقوه برای مطالعه درمان اختلالات سیستم عصبی مرکزی(CNS) و سیستم عصبی محیطی(PNS) استفاده شوند. بر طبق همین اصل، در مطالعه حاضر، ما آخرین پیشرفت ها در Brain-on-a-chip میکروفلوئیدیک به عنوان یک تکنولوژی قوی و پیشرفته که می تواند در مطالعات پایه برای بررسی عملکردهای طبیعی و غیر طبیعی سیستم عصبی استفاده شود را بحث می کنیم.
Mol Neurobiol. 2019 Jul 1. doi: 10.1007/s12035-019-01653-2. [Epub ahead of print]
Microfluidic Brain-on-a-Chip: Perspectives for Mimicking Neural System Disorders.
Mofazzal Jahromi MA1,2, Abdoli A2,3,4, Rahmanian M2,5, Bardania H6, Bayandori M7,8, Moosavi Basri SM9, Kalbasi A10, Aref AR11, Karimi M12,13,14,15,16, Hamblin MR17,18,19.
Abstract
Neurodegenerative diseases (NDDs) include more than 600 types of nervous system disorders in humans that impact tens of millions of people worldwide. Estimates by the World Health Organization (WHO) suggest NDDs will increase by nearly 50% by 2030. Hence, development of advanced models for research on NDDs is needed to explore new therapeutic strategies and explore the pathogenesis of these disorders. Different approaches have been deployed in order to investigate nervous system disorders, including two-and three-dimensional (2D and 3D) cell cultures and animal models. However, these models have limitations, such as lacking cellular tension, fluid shear stress, and compression analysis; thus, studying the biochemical effects of therapeutic molecules on the biophysiological interactions of cells, tissues, and organs is problematic. The microfluidic "organ-on-a-chip" is an inexpensive and rapid analytical technology to create an effective tool for manipulation, monitoring, and assessment of cells, and investigating drug discovery, which enables the culture of various cells in a small amount of fluid (10-9 to 10-18 L). Thus, these chips have the ability to overcome the mentioned restrictions of 2D and 3D cell cultures, as well as animal models. Stem cells (SCs), particularly neural stem cells (NSCs), induced pluripotent stem cells (iPSCs), and embryonic stem cells (ESCs) have the capability to give rise to various neural system cells. Hence, microfluidic organ-on-a-chip and SCs can be used as potential research tools to study the treatment of central nervous system (CNS) and peripheral nervous system (PNS) disorders. Accordingly, in the present review, we discuss the latest progress in microfluidic brain-on-a-chip as a powerful and advanced technology that can be used in basic studies to investigate normal and abnormal functions of the nervous system.
PMID: 31264092