Longfibrose wordt gekenmerkt door progressieve longstijfheid en littekens. Geschat wordt dat bijna 200 000 personen zijn getroffen in de VS met meer dan vijf miljoen wereldwijd. De helft van de getroffen personen sterft binnen vijf jaar na de diagnose. De progressieve weefselverstijving bij fibrose is ook een belangrijke factor bij hartfalen, levercirrose, en nierziekte.
De longlittekens die optreden bij longfibrose zijn onomkeerbaar en er is geen behandeling die de progressie van de ziekte volledig kan stoppen. Momenteel, slechts twee medicijnen kunnen het ziekteproces helpen vertragen, pirfenidon en nintedanib. Er is een aantal nieuwe kandidaat-therapieën geïdentificeerd die het proces zouden kunnen stoppen of zelfs omkeren. Echter, het testen ervan is moeilijk en duur vanwege de langzame ontwikkeling van de ziekte in diermodellen of klinische proeven bij mensen.
Om dit probleem aan te pakken, heeft een team van bio-ingenieurs van de State University van New York in Buffalo, en de Universiteit van Toronto in Canada hebben een longweefsel-op-een-chipsysteem ontwikkeld dat eigenschappen heeft van fibrotisch longweefsel. De ontwikkeling van het unieke microweefselsysteem als platform voor het testen van antifibrosebehandelingen werd gefinancierd door het National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) en wordt gerapporteerd in het tijdschrift Natuur Communicatie.
De onderzoekers gebruikten microlithografie om arrays van minuscule vierkantjes te printen, met micropilaren ter dikte van een mensenhaar die rond de randen van elk afzonderlijk vierkant zijn geplaatst. Ze bedachten een manier om alveolair longweefsel te laten groeien - de kleine zakjes die zich in de longen vullen met lucht - zodat het weefsel als een trampoline over de micropilaren wordt gespannen.
De microweefsels werden behandeld met TGF-beta, waardoor het weefsel samentrekt en verstijft. Dit bootst de verstijving van het longalveolaire weefsel na bij mensen die aan de ziekte lijden, en buigt de micropilaren, die onder een microscoop kan worden waargenomen. Het resultaat is een microweefselmodel van longfibrose.
Versoepeling van de fibrotische buiging van de micropilaren na behandeling met pirfenidon en nintedanib bevestigde dat het systeem een betrouwbaar model van longfibrose is, die reageert op medicamenteuze behandeling.
"We verwachten dat ons systeem de vertaling van antifibrotische therapieën van laboratoria naar de kliniek zal versnellen, " zei senior auteur Ruogang Zhao, doctoraat, assistent-professor bij de afdeling Biomedische Technologie aan de Universiteit van Buffalo. "We passen het systeem nu aan om de pathologie van andere membraanziekten zoals fibrose in het netvlies en darmfibrose geassocieerd met de ziekte van Crohn te modelleren."