Persönliche Gesundheit

Die Schüler-Ingenieur-Blutgefäß-Rezeptoren und signal lebensbedrohlichen Zuständen

Im Kampf gegen Herzerkrankungen, die mehr als 400.000 koronaren bypass-Operation Operationen in den USA jedes Jahr.

Die Adern von einem Patienten das Bein sind Häufig benutzt in den chirurgischen Verfahren, tissue-engineered vascular grafts (TEVG), die angebaut werden außerhalb des Körpers mithilfe eines Patienten Endothelzellen, erweisen sich als eine effektive und zunehmend beliebte Technik.

Die häufigsten Gründe für das TEVG Fehler sind Bedingungen wie zum Beispiel Blutgerinnsel, Verengungen der Blutgefäße und Arteriosklerose. Aber was, wenn diese Transplantate werden könnte, entwickelt, um erkennen und sogar verhindern, dass diese Beschwerden auftreten?

Ein team der Harvard John A. Paulson School of Engineering und Angewandte Wissenschaften Studierenden dargelegt, um diese Frage zu beantworten, die für Ihr Projekt in diesem Jahr ist der International Genetically Engineered Machine Competition. Das Projekt, genannt FlowGlo, sucht Rezeptoren, existieren innerhalb der Mauern der menschlichen Blutgefäße zu erkennen shear stress ein Warnsignal, dass die Blutgefäße werden verengt.

„Shear stress ist wichtig zu erkennen, weil es ist ein marker, der eine Menge von verschiedenen Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Wenn es Verengung eines Blutgefäßes durch ein Blutgerinnsel, Schubspannung Sprünge exponentiell, vielleicht bis zu 10-fache Ihres normalen Niveaus“, sagte Teagan Stedman, S. B. ’22, bioengineering Konzentrator. „Unsere Idee ist die Verknüpfung der Aktivierung dieser Rezeptoren durch einige level of shear stress zu einer modularen Antwort.“

Schubspannung ist eine Funktion der Viskosität und wie schnell die unterschiedlichen Schichten der Flüssigkeit fließt über einander durch ein Blutgefäß. Weil die Wände des Schiffes muss sich bewegen und roll mit der Belastung des Blutflusses Rezeptoren natürlich aktivieren auf verschiedenen Ebenen der Schubspannungen.

Zum Beispiel, wenn die Schubspannung steigt über 4 Pascal, Kanäle öffnen in einem bestimmten protein-rezeptor, Piezo1 und Kalzium-Ionen in die Zelle, signalisiert die Aktivierung. Der Schüler entwickelt Piezo-1 und zwei andere protein-Rezeptoren, unterschiedliche farbige fluoreszierende Proteine bei der Aktivierung Auftritt.

„Die Straße runter, statt mit einem fluoreszierenden protein, könnten Sie eventuell tauschen Sie es aus, so dass die Zellen sezernieren eine Art Gerinnsel Zerschlagung protein zu brechen das Gerinnsel und behandeln Sie vor Ort,“ sagte Patrick Dickinson, A. B. ’22, angewandte Mathematik Konzentrator. „Aktuelle clot-busting Medikation erfolgt über eine IV -, und es ist system-wide und viel weniger zielgerichtet, also gibt es größere Risiken für Nebenwirkungen. Wir denken, dies könnte eine gezielte Behandlung auf lange Sicht.“

Als Teil Ihres Projekts, sammelte das team feedback von Elena Aikawa, Professor für Medizin an der Harvard Medical School und Direktor des Vascular Biology Program „am Brigham and Women‘ s Hospital, die Studien tissue-engineered vascular grafts. Sie haben auch eine Umfrage durchgeführt, um besser zu verstehen, die öffentliche Wahrnehmung der Gentechnik Ethik, da Ihre Technik erfordern würde, die biotechnologisch bearbeitete Zellen werden implantiert in den menschlichen Körper.

Als Sie sich auf qualitative Daten, Sie arbeiteten lange Stunden im Labor auf komplizierte Experimente. Seit Beginn des Projekts in diesem Sommer, die Teamkollegen überwand viele Herausforderungen, verursacht durch die Schwierigkeit des Klonens von Zellen. Unter Berufung auf die Unterstützung von Ihrem mentor, Timothy Chang, ein postdoctoral fellow im Labor von Pamela Silver von der Harvard Medical School, die Sie haben, durch wie bei, und lernte einiges über synthetische Biologie auf dem Weg.

„Ich habe gelernt, dass die Biologie ist chaotisch,“ Dickinson sagte. „In einem Labor, gibt es eine Menge, ist schwer vorherzusagen. Wir sicherlich begegnet einer Menge frustration und stress auf dem Weg, aber es war ein gutes Fenster in das, was die Forschung wirklich ist.“

Nun, da der Wettbewerb abgeschlossen hat, die Arbeit des Teams wird im Rahmen des iGEM-Registry of Standard Biological Parts, ein Archiv von genetischen teilen, die gemischt werden können und aufeinander abgestimmt und bauen die synthetische Biologie Geräte und Systeme.

Für Rahel Imru, es ist erfreulich zu wissen, dass die zukünftigen iGEM-teams und Forschungsgruppen aus der ganzen Welt könnten eines Tages auch aus der Forschung, die Sie und Ihre Kollegen getan haben.

Während die Wochen vor dem Wettbewerb waren ein Wirbelwind, die Erfahrung war auch die Mühe Wert, sagte Imru, A. B. ’21, a biomedical engineering Konzentrator.