设备可加快发现各种疾病药物的速度

加州大学洛杉矶分校和罗格斯大学的工程师，医生和科学家开发了一种工具，该工具可以测量单个细胞的物理强度，其速度是当前技术的100倍。

这种新设备可以使测试和评估与细胞强度异常水平相关的疾病(包括高血压，哮喘和肌营养不良症)的新药更容易，更快捷。它也可以为细胞力的生物学研究开辟新的途径。它是第一个可以同时测量数千个单个细胞强度的高通量工具。

Rutgers Robert Wood的研究合著者和医学教授Reynold A. Panettieri Jr.博士说：“我们采取了一种新方法来鉴定可以用作药物的分子，以满足对治疗或治愈慢性疾病的新疗法的未满足需求。”约翰逊医学院。

罗格斯大学转化医学与科学研究院院长，临床与转化科学副校长Panettieri表示：“我们的新实验平台能够筛选出数百万个分子，从而为合适的患者确定最佳的候选药物。”“该系统利用了最先进的生物工程技术和对患有慢性疾病患者的人类细胞的利用，从而更有可能预测治疗反应。”

加州大学洛杉矶分校亨利·萨穆里分校工程与应用科学学院生物工程学教授迪诺·迪卡洛说：“我们的工具可以追踪各个细胞随时间施加的作用力，以及当它们暴露于不同化合物或药物时它们如何反应。”首席研究员。“这就像是对具有数千个并行工作站的细胞进行的微观适应性测试。”

该团队的工作在《自然生物医学工程》中进行了描述。

细胞利用物理力来实现基本的生物学功能-既是单个细胞(例如在细胞分裂或免疫功能方面)，又是组织中的大量细胞(例如，当肌肉收缩时)。

细胞控制其施加的力量水平的能力受到破坏，可能导致疾病或重要的身体机能丧失。例如，哮喘是由气道内的平滑肌细胞比正常情况更多地挤压引起的。而且异常弱的细胞力与心力衰竭，肌肉营养不良和偏头痛有关。

Panettieri说：“除了证明筛选用于药物发现的化合物的可行性外，我们还发现，细胞内钙水平升高对于控制细胞缩短或迁移至关重要，这对于哮喘或癌症转移至关重要，这种传统观念是不正确的。” 。“我们使用这种新型平台的观察结果提供了有关细胞活化和筛选分子以靶向此类过程的方法的新范例。”

该设备称为荧光标记的弹性体可收缩表面或FLECS。它的关键组成部分是一块柔性矩形板，上面有100,000多个均匀分布的X形微蛋白质图案，这些图案具有粘性，因此细胞可以沉降并附着在其上。

嵌入板中的X具有弹性，因此当细胞收缩时它们会收缩。X带有分子标记，可以发出荧光，从而可以成像和量化缩小的形状。

Panettieri说：“我们的平台可以显着提高筛选数百万个潜在分子的速度和保真度，从而找到可以在批准过程中迅速发展成为哮喘，癌症和心脏病新药的新候选人。”

研究人员内置于FLECS中的X图案只是如何配置印版的一种选择。可以通过改变图案的形状，刚度和分子组成来调整它，以筛选各种细胞类型。

为了测试该工具，研究人员使用在人体气道内排列的人类平滑肌细胞分析了使细胞收缩或松弛的药物，实际上是在实验室中模拟哮喘发作。研究人员将这些测试的结果与已知的肺组织对药物的反应进行了比较，发现FLECS捕获了相同类型的反应-只是更加精确，因为它可以逐个细胞地分析反应。

研究人员进行了额外的测试，以进一步证明该设备的多功能性和有效性。例如，他们测试了巨噬细胞，免疫系统中的细胞的力量，它们清除了体内潜在有害的颗粒，细菌和死细胞。他们发现，当典型的巨噬细胞收到存在感染的信号时，它可以在水中施加自身重量约200,000倍的力。但是一些巨噬细胞的强度却是它的三倍以上。

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