Doktor Abidemi Junaid o przełomowym chipie do pochwy
W tym wnikliwym wywiadzie z SLAS 2024 rozmawiamy z dr Abidemi Junaid, naukowcem z Instytutu Inżynierii Inspirowanej Biologicznie im. Hansjörga Wyssa na Uniwersytecie Harvarda. Junaid stoi na czele rozwoju ludzkiego chipu pochwy, pionierskiego narzędzia zaprojektowanego do badania interakcji gospodarz-mikrobiom w bakteryjnym zapaleniu pochwy i torowania drogi dla rozwoju i walidacji bioterapeutycznej.
Dzięki bogatemu doświadczeniu w biometrii, biomedycynie systemowej i farmakologii interdyscyplinarne podejście Junaid doprowadziło do stworzenia modelu, który ściśle odwzorowuje środowisko pochwy człowieka. W tym miejscu Junaid dzieli się spostrzeżeniami na temat wyzwań i triumfów symulacji żeńskiego układu rozrodczego na chipie, implikacjami dla badań nad zdrowiem kobiet oraz przyszłością strategii bioterapeutycznych wykraczających poza bakteryjne zapalenie pochwy.
Na początek przedstaw się i opisz swoją dotychczasową karierę. Mówiąc dokładniej, proszę przedstawić nam zarys badań, które prezentujecie na chipie ludzkiej pochwy, aby zbadać interakcje gospodarz-mikrobiom w bakteryjnym zapaleniu pochwy na potrzeby rozwoju bioterapeutycznego i walidacji tutaj, w SLAS.
Nazywam się Abidemi Junaid i jestem naukowcem w Instytucie Inżynierii Inspirowanej Biologicznie im. Hansjörga Wyssa na Uniwersytecie Harvarda. Kieruję ogólnymi wysiłkami na rzecz rozwoju badań przedklinicznych i modelowania ludzkiego układu rozrodczego przy użyciu technologii „narząd na chipie”.
Zdrowie reprodukcyjne kobiety jest silnie powiązane z mikrobiomem pochwy, na który składają się głównie: Lactobacillus gatunek. Natomiast dysbioza zmniejsza tę populację i zwiększa różnorodność gatunków beztlenowych, w tym patogenów, takich jak Garderenella pochwowajak widać w przypadku bakteryjnego zapalenia pochwy (BV).
BV zwiększa ryzyko porodu przedwczesnego, poronień i ryzyka zarażenia chorobami przenoszonymi drogą płciową. Badane są różne strategie terapeutyczne w celu modulowania składu mikrobiomu pochwy; jednakże nie ma odpowiedniego dla człowieka modelu przedklinicznego, który wiernie odtwarza mikrośrodowisko nabłonka pochwy w celu walidacji potencjalnych środków terapeutycznych.
W SLAS opiszę nasz ludzki chip pochwy, który jest wyłożony wrażliwym na hormony pierwotnym nabłonkiem pochwy połączonym z leżącymi pod spodem fibroblastami zrębowymi, który utrzymuje niskie fizjologiczne stężenie tlenu w świetle nabłonka.
Vagina Chip pozwala nam badać ludzki model mikrobiomu pochwy i opracowywać nowe metody leczenia BV i innych schorzeń zagrażających zdrowiu kobiet.
Po pierwsze, czy mógłbyś powiedzieć naszym czytelnikom więcej o technologiach typu „organ na chipie”, a konkretnie o zaletach chipa do ludzkiej pochwy w porównaniu z modelem zwierzęcym?
Organy na chipach (OoC) to systemy zawierające zmodyfikowane lub naturalne miniaturowe tkanki hodowane w chipach mikroprzepływowych. Aby lepiej naśladować fizjologię człowieka, chipy zaprojektowano tak, aby kontrolowały mikrośrodowisko komórek i utrzymywały funkcje specyficzne dla tkanki.
Modele zwierzęce mają ograniczone zastosowanie w badaniach mających na celu badanie interakcji żywiciel-mikrobiota w przestrzeni pochwy ze względu na główne różnice fizjologiczne, anatomiczne i mikrobiologiczne występujące w tych modelach w porównaniu z ludzką pochwą. Chip Vagina replikuje mikrośrodowisko tkanki pochwy człowieka, w tym mikrobiom in vitro.
Źródło zdjęcia: Love Employee/Shutterstock.com
W jaki sposób technologia chipów do pochwy symuluje wyjątkowe środowisko kobiecego układu rozrodczego i jakie są jej zastosowania w badaniach nad zdrowiem kobiet?
Vagina Chip wspiera rozwój zdrowej społeczności mikrobiomów na chipie, czemu towarzyszy utrzymanie żywotności komórek nabłonkowych, akumulacja kwasu D i L-mlekowego, utrzymanie fizjologicznie istotnego niskiego pH i zmniejszenie poziomu cytokin prozapalnych.
Vagina Chip można wykorzystać do lepszego zrozumienia interakcji między mikrobiomem pochwy a tkankami gospodarza, a także do oceny bezpieczeństwa i skuteczności żywych produktów bioterapeutycznych.
Czym jest technologia „organ-on-a-chip”?
Twoja podróż od biometrii do biomedycyny systemowej i farmakologii jest imponująca. Czy mogłabyś opowiedzieć, jak różnorodne wykształcenie akademickie wpłynęło na Twoje podejście do bieżących badań nad ludzkim chipem pochwy?
Moje interdyscyplinarne doświadczenie pozwoliło mi zastosować różne elementy z inżynierii, chemii i biologii w dalszym rozwoju ludzkiego chipa pochwy, aby z powodzeniem odtworzyć ludzką pochwę na potrzeby badań bioterapeutycznych.
Podczas doktoratu nauczyłem się wykorzystywać wysokowydajne ludzkie mikronaczynia na chipach do badań przesiewowych próbek pacjentów i odkrywania leków. Udało mi się wykorzystać te umiejętności do badania drobnoustrojów wyizolowanych z próbek klinicznych wymazów z pochwy w chipie pochwy, aby naśladować zdrowe i dysbiotyczne warunki.
Vagina Chip prezentuje nowatorskie podejście do badania bakteryjnego zapalenia pochwy (BV). Czy możesz opisać początkowe wyzwania, przed którymi stanęłaś, odtwarzając złożone mikrośrodowisko pochwy na chipie?
Jednym z początkowych wyzwań było sprawienie, aby komórki hodowane w Vagina Chip różnicowały się i ulegały rozwarstwieniu, podobnie jak ludzka pochwa. Udało nam się rozwiązać ten problem, stosując domowe pożywki różnicujące i fizjologicznie odpowiedni dynamiczny przepływ pożywek w systemie.
Dowiedz się więcej o dysbiozie pochwy
Badanie wskazuje, że żywe produkty bioterapeutyczne (LBP) bogate w bakterie Lactobacillus mogą łagodzić reakcje dysbiotyczne bez eliminowania G. pochwy. W jaki sposób to odkrycie podważa lub wspiera istniejące teorie dotyczące leczenia BV?
W zdrowej mikroflorze pochwy masz dużą populację L. chrupiący i bardzo niska populacja G. pochwy. Ponieważ nadal obserwujemy dużą populację G. pochwy po leczeniu LBP w naszym chipie pochwy, oznacza to, że potrzebne jest dodatkowe leczenie w celu zmniejszenia populacji G. pochwy i wreszcie osiągnąć zdrowy stan.
Intrygująca jest zdolność Vagina Chip do korelowania reakcji prozapalnych z próbkami nieleczonych pacjentów z BV. Jak wyobrażasz sobie wpływ tej możliwości na przyszłość medycyny spersonalizowanej w zakresie zdrowia reprodukcyjnego?
Rośnie świadomość, że dbanie o zdrowie kobiet ma kluczowe znaczenie dla zdrowia wszystkich ludzi, jednak opóźnienia w tworzeniu narzędzi do badania fizjologii kobiet są opóźnione.
Mamy nadzieję, że ten nowy model przedkliniczny przyczyni się do opracowania nowych metod leczenia BV, a także nowego spojrzenia na zdrowie reprodukcyjne kobiet. Co więcej, model ten umożliwi nam badanie poszczególnych pacjentów z różnych grup etnicznych i opracowanie terapii specyficznych dla każdego z nich.
Wspomina Pan, że dalsze zmniejszenie G. pochwy liczby mogą dać większy efekt terapeutyczny. Jakie strategie lub modyfikacje chipa pochwy rozważa się w celu zbadania tej hipotezy?
Jedną ze strategii, którą próbujemy, jest leczenie dysbiotycznego chipu pochwy za pomocą hydroksymetronidazolu i LBP. Hydroksymetronidazol jest antybiotykiem powszechnie stosowanym do zabijania G.vaginalis u pacjentów z BV.
Jednakże leczenie samym hydroksymetronidazolem może prowadzić do nawrotu BV. Mamy nadzieję, że dzięki połączeniu hydroksymetronidazolu i LBP ryzyko nawrotu będzie mniejsze.
Biorąc pod uwagę złożoność mikrobiomu pochwy i jego wpływ na zdrowie kobiet, jak postrzegasz swoją pracę wpływającą na rozwój i walidację innych strategii bioterapeutycznych poza BV?
Badane są różne strategie terapeutyczne w celu modulowania składu mikrobiomu pochwy; jednakże nie ma modelu ludzkiego, który wiernie odtwarza mikrośrodowisko nabłonka pochwy na potrzeby przedklinicznej walidacji potencjalnych środków terapeutycznych lub testowania hipotez dotyczących interakcji nabłonka pochwy z mikrobiomem.
Vagina Chip to przedkliniczny model ludzkiej błony śluzowej pochwy, który można wykorzystać do lepszego zrozumienia interakcji między mikrobiomem pochwy a tkankami gospodarza, a także do oceny bezpieczeństwa i skuteczności żywych produktów bioterapeutycznych. Pomoże nam to przewidzieć, jak skuteczna będzie strategia bioterapeutyczna w badaniach klinicznych.
Na koniec, jako osoba przodująca w dziedzinie technologii organów na chipach, jakiej rady udzieliłbyś młodym naukowcom zainteresowanym wkroczeniem w tę dziedzinę i jakie są według Ciebie najbardziej ekscytujące możliwości na horyzoncie?
Dziedzina narządów na chipach jest bardzo interdyscyplinarna. Radzę więc młodym naukowcom, aby zgłębiali badania w różnych obszarach nauki i współpracowali z osobami o różnych doświadczeniach naukowych.
Nie mogę się doczekać czasu, kiedy będziemy mogli w pełni wykorzystać technologię „organ-on-a-chip” do zastąpienia modeli zwierzęcych. Co więcej, technologia ta będzie ważnym narzędziem przy podejmowaniu decyzji, czy terapia powinna przejść do badań klinicznych.
Gdzie czytelnicy mogą znaleźć więcej informacji?
O dr Abidemi Junaid
Abidemi Junaid uzyskał tytuł licencjata z biometrii na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Zuyd, tytuł magistra nauk biomolekularnych na Uniwersytecie VU oraz stopień doktora. uzyskał tytuł doktora biomedycyny systemowej i farmakologii na Uniwersytecie w Lejdzie. Jego doktorat Prace skupiały się na opracowaniu wysokowydajnych ludzkich mikronaczyń na chipach do badania destabilizacji mikronaczyń, chorób zakaźnych i metabolomiki.
Pracował także nad integracją mechanicznego przepływu płynów oraz czujników biologicznych i środowiskowych w narządach na chipach. W sumie umożliwiło mu to zidentyfikowanie wpływu osocza pacjenta na mikronaczynia na potrzeby badań klinicznych. Jako naukowiec w Wyss Institute pracuje nad postępem w badaniach przedklinicznych i modelowaniu ludzkiego układu odpornościowego przy użyciu technologii „organ-on-chip”.
