연구원들이 인간의 관절을 모방한 혈관을 갖춘 3D 장기 칩을 개발했습니다. 이 발견은 연구자들이 관절 질환의 병리학을 더 잘 이해하고 관절염에 대한 새로운 치료법을 식별하고 테스트하는 데 도움이 될 것입니다. 류마티스 관절염 및 골관절염과 같은 관절염 관절 질환은 관절을 윤활하고 관절 운동 중 마모를 방지하기 위해 점성 액체를 생성하는 관절강의 막인 윤활막의 염증을 특징으로 합니다. 쇠약해진 상태와 관련된 통증과 부종을 치료하는 것 외에는 치료법이 없습니다.
윤활막 표적 치료법은 관절염 관절 질환을 치료할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있지만 복잡한 인간 생리학을 정확하게 복제하는 모델이 필요합니다. 이제 런던 퀸 메리 대학교(Queen Mary University of London)의 연구원들이 바로 그 일을 해냈습니다. 인간 윤활막 세포와 혈관 세포를 포함하는 3D 장기 칩을 만들었습니다.
이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 Timothy Hopkins는 "우리 모델은 기계적인 부하를 사용하는 최초의 인간 혈관 활막 칩이며 기본 활막 생물학의 많은 주요 특징을 성공적으로 복제합니다"라고 말했습니다.
이후에 장기 칩 모델에 적용되는 배양 및 실험 조건을 최적화하기 위해 여러 가지 2D 세포 배양 실험이 처음 수행되었습니다. 이 모델은 기능성 혈관 네트워크로 발전할 수 있는 1차 인간 섬유아세포 유사 윤활막 세포(hFLS), 특수 윤활막 세포 및 인간 제대 정맥 내피 세포(HUVEC)로 구성됩니다.
연구자들은 hFLS가 원래 인간 활막 내막 또는 내막의 행동 특성을 나타냄을 관찰했습니다. 인간의 경우 윤활막은 혈관이 많고 모세혈관은 종종 내막 아래에 위치합니다. hFLS는 또한 윤활액의 주요 구성 요소를 분비하고 염증 및 기계적 신장 테스트에 반응합니다.
연구진은 이번 연구 결과가 질병 기전을 더 잘 이해하고 활막 및 관련 조직의 개인화된 장기-온-칩(organ-on-a-chip) 모델을 포함하여 관절염 질환에 대한 새로운 치료법을 식별하고 테스트할 수 있는 활막 온 칩의 잠재력을 입증한다고 말했습니다.
이번 연구의 또 다른 공동 저자인 마틴 나이트(Martin Knight)는 “우리는 활액막 온 칩(synovial-on-a-chip) 모델과 현재 실험실에서 개발 중인 관련 인간 관절 모델이 전임상 테스트를 변화시키고 관절염에 대한 새로운 치료법 전달을 간소화할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다.”라고 말했습니다. "우리는 이 모델을 과학계와 공유하고 업계 파트너와 협력하여 환자에게 가능한 한 빨리 새로운 치료법을 제공하게 되어 기쁘게 생각합니다."
또한 이 모델은 상용 플랫폼을 사용하여 개발되었으며 장치 설계 및 제조에 대한 전문 지식이 필요하지 않아 널리 사용하기에 적합합니다.
이번 연구는 바이오메디컬 머티리얼즈(Biomedical Materials) 저널에 게재됐다.