Neue Studie: Wie Diabetes durch Biochip-Technologie Demenz auslöst

Der verbundene Biochip: GlucoBrain ist ein einzigartiges Multi-Organ-System, das die komplexen, dreidimensionalen zellulären Verbindungen und Kommunikationsnetzwerke zwischen Gehirn, Darm und Bauchspeicheldrüse nachbildet.

Um den Petrischale zu umgehen: Organ-on-a-Chip-Technologie geht über statische, traditionelle zweidimensionale Zellkulturen hinaus, indem sie lebende menschliche Zellen in spezialisierten dreidimensionalen Strukturen mit kontrollierten Nährstoffströmungen kultiviert, wodurch die Zellen natürlicher interagieren, ausreifen und reagieren können.

Die Entkopplung des Zusammenhangs zwischen Diabetes und Demenz: Obwohl Diabetes klinisch mit kognitiven Einschränkungen und Gedächtnisverlust verbunden ist, können aktuelle Forschungsmodelle nicht isolieren, wie metabolische Veränderungen im Darm und in der Bauchspeicheldrüse die Gehirnfunktion direkt sabotieren.

Technik und Auswirkungen

Mit GlucoBrain können Forscher einzelne Zelltypen isolieren, um diese zelluläre Kommunikation in Echtzeit zu kartieren.

Phasenweise Systemkonstruktion: Ab Oktober wird das interdisziplinäre Team zunächst unabhängige Chip-Module für Darm, Bauchspeicheldrüse und Gehirn entwickeln, bevor diese strukturell zu einem einheitlichen, flüssigkeitsverknüpften Multi-Organ-Kreislauf integriert werden.

Medical Future: Durch die Validierung zielt diese Plattform darauf ab, die Arzneimittelforschung drastisch zu beschleunigen, die Abhängigkeit die Grundlage für eine personalisierte Medizin mit den eigenen entnommenen Zellen eines Patienten zu legen.

Technik und Auswirkungen

Quelle: University of Bath Ein geleitetes Projekt hat 500.000 Pfund Sterling erhalten, um ein bahnbrechendes „Organ-on-a-Chip"-Gerät zu entwickeln, das die Verbindungen zwischen Gehirn, Darm und Bauchspeicheldrüse nachbildet.

Das GlucoBrain-Projekt ermöglicht es Forschern, zu verfolgen, wie Signale zwischen den Organen wandern, und aufzudecken, warum Diabetes zu Veränderungen im Gedächtnis und in der Kognition führen kann.

Der GlucoBrain-Multiorgan-Biochip verbindet lebende menschliche Gewebemodelle, Bauchspeicheldrüse und Gehirn innerhalb einer Mikrofluidik-Plattform physisch miteinander, sodass Neurowissenschaftler in Echtzeit den metabolischen und hormonellen Austausch verfolgen können, der Diabetes mit kognitivem Abbau verknüpft. Quelle: Neuroscience News.

Technischer Hintergrund

Die Studie wird führenden Experten für Lab-on-a-Chip-Technologie an der University of Bath geleitet, mit Unterstützung durch die University of Oxford und die Johns Hopkins University. Ihre Ergebnisse könnten den Weg für neue Therapien ebnen, die das Leben, die, Demenz oder beiden Erkrankungen betroffen sind.

Diabetes und Alzheimer sind zwei der drängendsten Gesundheitsprobleme der Welt, insbesondere in alternden Gesellschaften. Während bekannt ist, dass Diabetes Herz, Nieren und Augen betrifft, deuten wachsende Hinweise darauf hin, dass er auch mit Störungen des Gedächtnisses, des Lernens und der Gehirnfunktion zusammenhängt.

Die biologischen Mechanismen hinter diesem Zusammenhang bleiben jedoch noch unzureichend verstanden. Dr. Despina Moschou, Projektleiterin, sagte: „Unser Darm, unsere Bauchspeicheldrüse und unser Gehirn kommunizieren ständig über ein Netzwerk, das uns hilft, Hunger und Blutzucker zu regulieren.

Technik und Auswirkungen

Doch wir verstehen noch nicht vollständig, wie diese Signale auf zellulärer Ebene interagieren und warum Glukosespiegel mit kognitivem Abbau verbunden sind." „Durch die Entwicklung eines Systems-on-a-Chip können wir in Echtzeit untersuchen, wie Signale zwischen Organen übertragen werden, wie Diabetes die Hirnfunktion beeinträchtigen kann und wie neue Medikamente helfen könnten." Derzeitige Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen Diabetes und Demenz stammen vorwiegend aus Tierversuchen, einfachen Zellkulturen und Studien an Patientinnen und Patienten.

Obwohl diese Ansätze nützlich sind, erfassen sie nicht vollständig und präzise alle komplexen Wechselwirkungen zwischen unseren Organen, Hormonen und Zellen. Die Organ-on-a-Chip-Technologie nutzt lebende menschliche Zellen in miniaturisierten Geräten, die die Funktionsweise Körper nachbilden.

Im Gegensatz zu in Petrischalen gezüchteten Zellkulturen ermöglichen diese Geräte den Zellen ein dreidimensionales Wachstum, eine kontrollierte Nährstoffversorgung und eine natürlichere Interaktion. Zum ersten Mal können Forschende zudem diese einzelnen Organe und Zelltypen isolieren, um genau zu verstehen, wie sie sich auf molekularer Ebene kommunizieren.

Technik und Auswirkungen

Das dreijährige Projekt startet im Oktober und bringt Ingenieure, Kliniker, Biologen und Informatiker zusammen, um die komplexen Krankheitsinteraktionen zu modellieren. Zuerst entwickeln das Team individuelle Chip-Modelle für Darm, Bauchspeicheldrüse und Gehirn, bevor diese zu einem Multi-Organ-System verbunden werden.

Die Komplexität wird schrittweise erhöht, und es wird gemessen, wie jedes Organ auf Glukose, Hormone und verschiedene medikamentöse Behandlungen reagiert. Forscher der University of Oxford stellen die klinische Kernkompetenz in den Bereichen Diabetes und Stoffwechselerkrankungen bereit und stellen sicher, dass die Modelle physiologisch präzise sind.

Das Team der Johns Hopkins University bringt spezialisiertes Know-how in Bezug auf die Alzheimer-Krankheit und Gehirn-Organoid-Modelle ein. GlucoBrain ist ein Pilotprojekt, das Forschern helfen soll, genau zu verstehen, wie Erkrankungen wie Diabetes und Demenz auf einer tieferen, biologischen Ebene funktionieren.

Technik und Auswirkungen

Diese frühe Forschungsphase wird die Grundlagen für noch fortschrittlichere und realistischere Modelle legen, die weitere Organe und Zelltypen integrieren. Durch die Nutzung der künstlichen Intelligenz haben diese Geräte das Potenzial, neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie Krankheiten entstehen und sich entwickeln. Dr.

Moschou ergänzte: „Nicht nur bieten diese Geräte einen bisher unerreichten Ansatz zur Erforschung, sie könnten auch die Arzneimittelentwicklung und -prüfung beschleunigen, die Abhängigkeit Ergebnisse für den Menschen relevanter machen.

Langfristig könnten sie den Weg für eine personalisierte Medizin ebnen, bei der die eigenen Zellen eines Patienten genutzt werden, um die wirksamste Behandlung zu identifizieren." Das Projekt wird vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) im Rahmen der Health Technologies Connectivity Awards finanziert.

Was die Studie zeigt

Wichtige Fragen beantwortet: A: Unter normalen Bedingungen befinden sich Darm, Bauchspeicheldrüse und Gehirn in einem Zustand ständiger chemischer Kommunikation, bei dem sie Hormonsignale austauschen, um Hunger, Insulin und Blutzucker zu regulieren. Wenn Diabetes diesen Kreislauf stört, breitet sich der metabolische Chaoswellenartig aus.

Wachsende klinische Belege zeigen, dass chronische Glukoseschwankungen Gedchtnis- und Lernzentren direkt beeintrchtigen; bisher fehlte jedoch ein Weg, um zu beobachten, wie diese zerstrerischen Signale Gehirngewebe wandern.

A: Tiere sind fr die umfassende Systemberwachung unschtzbar wertvoll, doch ihre grundlegende Zellbiologie, Hormonrezeptoren und Gehirnverdrahtung unterscheiden sich fundamental hinaus fhrt bei einem lebenden Tier oder menschlichen Patienten die nderung eines einzelnen metabolischen Faktors sofort zu Vernderungen in Bewegung, Stimmung und Tagesablauf, wodurch die Daten zu einem verworrenen Puzzle werden.

Technik und Auswirkungen

Ein Organ-on-a-Chip-Gert isoliert lebende, dreidimensionale menschliche Zellen in einer Umgebung, die sich exakt wie der menschliche Krper verhlt, und liefert damit makellose, hochrelevante Daten ohne Fehler durch artspezifische bersetzungen.

A: Das langfristige Ziel der GlucoBrain-Plattform besteht darin, einen direkten Weg zur personalisierten Medizin zu etablieren.

In Zukunft knnten rzte eine kleine Probe Ihrer eigenen Stammzellen entnehmen, Ihr persnliches Darm-Pankreas-Gehirn-Netzwerk auf einem mageschneiderten Biochip zchten und es dutzenden verschiedenen Diabetes- oder Demenzmedikamenten aussetzen.

Technik und Auswirkungen

Indem Kliniker die Reaktion Ihrer tatschlichen Zellen in Echtzeit auf dem Chip beobachten, knnen sie die exakte Medikamentenkombination identifizieren, die fr Ihre spezifische Biologie am besten wirkt, bevor Sie berhaupt eine einzige Tablette schlucken. Redaktionsnotizen: Dieser Artikel wurde News bearbeitet.

Zustzliche Kontextinformationen wurden diese Neuigkeiten zur Neurotechnologie und Demenzforschung: Autor: Sarah Baker-Gaunt Quelle: University of Bath Kontakt: Sarah Baker-Gaunt  University of Bath Bild: Das Bild ist Neuroscience News zu verdanken.