בראיון מלא תובנה זה מ-SLAS 2024, אנו מדברים עם ד"ר Abidemi Junaid, מדען במכון Hansjörg Wyss להנדסה בהשראה ביולוגית באוניברסיטת הרווארד. Junaid מובילה את הפיתוח של צ'יפ הנרתיק האנושי, כלי חלוצי שנועד לחקור אינטראקציות מארח-מיקרוביום בוואגינוזיס חיידקי ולסלול את הדרך לפיתוח ותיקוף ביו-תרפי.
עם רקע עשיר בביומטריה, רפואת מערכות ופרמקולוגיה, הגישה הבינתחומית של ג'ונייד הגיעה לשיאה ביצירת מודל המשכפל מקרוב את סביבת הנרתיק האנושית. כאן, Junaid חולקת תובנות לגבי האתגרים והניצחונות של הדמיית מערכת הרבייה הנשית על שבב, ההשלכות על מחקר בריאות האישה והעתיד של אסטרטגיות ביו-תרפיות מעבר לוגינוזיס חיידקי.
ראשית, אנא הצג את עצמך ותאר את הקריירה שלך עד היום. ליתר דיוק, אנא ספק לנו קווי מתאר של המחקר שאתה מציג על שבב נרתיק אנושי לחקר אינטראקציות מארח-מיקרוביום בוגינוזיס חיידקי לצורך פיתוח ואימות ביו-תרפי כאן ב-SLAS.
שמי אבימי ג'ונאיד, ואני מדען במכון Hansjörg Wyss להנדסה בהשראה ביולוגית באוניברסיטת הרווארד. אני מוביל את המאמץ הכולל לקידום בדיקות פרה-קליניות ומודלים של מערכת הרבייה האנושית באמצעות טכנולוגיית איבר-על-שבב.
בריאות הרבייה של אישה קשורה מאוד למיקרוביום נרתיקי המורכב בעיקרו ממנו לקטובצילוס מִין. לעומת זאת, דיסביוזה מקטינה אוכלוסייה זו ומגדילה את מגוון המינים האנאירוביים, כולל פתוגנים, כגון גרדרנלה וגינליסכפי שניתן לראות בנרתיק חיידקי (BV).
BV מגבירה את הסיכון ללידה מוקדמת, הפלות, ואת הסיכויים לחלות במחלות מין. אסטרטגיות טיפוליות שונות נחקרות כדי לווסת את הרכב המיקרוביום הנרתיק; עם זאת, אין מודל פרה-קליני רלוונטי לאדם אשר משחזר נאמנה את המיקרו-סביבה האפיתל הנרתיקית לצורך אימות של תרופות פוטנציאליות.
ב-SLAS, אתאר את שבב הנרתיק האנושי שלנו שמרופד באפיתל נרתיקי ראשוני, רגיש להורמונים, בממשק עם פיברובלסטים סטרומליים, המקיים ריכוז חמצן פיזיולוגי נמוך בלומן האפיתל.
ה-Vagina Chip מאפשר לנו ללמוד מודל אנושי של המיקרוביום הנרתיק ולפתח טיפולים חדשים ל-BV ולמצבים אחרים המאיימים על בריאות האישה.
ראשית, לקוראים שלנו, בבקשה האם תוכל לספר לנו יותר על מהן טכנולוגיות איבר-על-שבב, וליתר דיוק על היתרונות של שבב הנרתיק האנושי בהשוואה לזה של מודל חיה?
איברים-על-שבבים (OoCs) הם מערכות המכילות רקמות מיניאטוריות מהונדסות או טבעיות הגדלות בתוך שבבים מיקרופלואידיים. כדי לחקות טוב יותר את הפיזיולוגיה האנושית, השבבים מתוכננים לשלוט במיקרו-סביבות התא ולשמור על פונקציות ספציפיות לרקמות.
מודלים של בעלי חיים הם בעלי שימוש מוגבל במחקר לחקר אינטראקציות מארח-מיקרוביוטה בחלל הנרתיק בגלל ההבדלים הפיזיולוגיים, האנטומיים והמיקרוביאליים העיקריים הקיימים במודלים אלה בהשוואה לנרתיק האנושי. שבב הנרתיק משכפל את המיקרו-סביבה של רקמת הנרתיק האנושית כולל המיקרוביום שלו בַּמַבחֵנָה.
קרדיט תמונה: Love Employee/Shutterstock.com
כיצד מדמה טכנולוגיית שבב הנרתיק את הסביבה הייחודית של מערכת הרבייה הנשית, ומהם יישומיה בחקר בריאות האישה?
ה-Vagina Chip תומך בצמיחה של קהילת מיקרוביום בריאה על-שבב, המלווה בשמירה על כדאיות תאי אפיתל, הצטברות של חומצה D-ו-L-לקטית, שמירה על pH נמוך רלוונטי מבחינה פיזיולוגית וויסות מטה של ציטוקינים פרו-דלקתיים.
ניתן להשתמש בשבב הנרתיק כדי להבין טוב יותר את האינטראקציות בין המיקרוביום הנרתיק לרקמות המארח, כמו גם כדי להעריך את הבטיחות והיעילות של מוצרים ביו-תרפיים חיים.
מהי טכנולוגיית איבר על שבב?
המסע שלך מביומטריה לביו-רפואה מערכות ופרמקולוגיה מרשים למדי. האם תוכל לשתף כיצד הרקע האקדמי המגוון שלך השפיע על הגישה שלך למחקר הנוכחי שלך על שבב הנרתיק האנושי?
הרקע הבינתחומי שלי אפשר לי ליישם אלמנטים שונים מהנדסה, כימיה וביולוגיה בפיתוח נוסף של שבב הנרתיק האנושי כדי לשחזר את הנרתיק האנושי למחקרים ביו-תרפיים בהצלחה.
במהלך הדוקטורט שלי, למדתי כיצד להשתמש במיקרו-כלי-על אנושיים בעלי תפוקה גבוהה לבדיקת דגימות חולים וגילוי תרופות. הצלחתי להשתמש במיומנויות אלה לחקר חיידקים מבודדים מדגימות ספוגיות קליניות בנרתיק בשבב הנרתיק כדי לחקות מצבים בריאים ודיסביוטיים.
ה-Vagina Chip מציג גישה חדשה לחקר וגינוזיס חיידקי (BV). האם אתה יכול לתאר את האתגרים הראשוניים שעמדתם בפניכם בשכפול המיקרו-סביבה הנרתיקית המורכבת על גבי שבב?
אחד האתגרים הראשוניים היה לגרום לתאים שתרביתנו בשבב הנרתיק להתמיין ולהיות מרובדים בדיוק כמו הנרתיק האנושי. הצלחנו לפתור זאת על ידי שימוש במדיה בידול תוצרת בית ובזרימה דינמית רלוונטית מבחינה פיזיולוגית של מדיה במערכת.
למידע נוסף על דיסביוזה נרתיקית
המחקר מצביע על כך שמוצרים ביו-תרפיים חיים עשירים בקטובצילוס (LBPs) יכולים להקל על תגובות דיסביוטיות מבלי לחסל את G. vaginalis. כיצד ממצא זה מאתגר או תומך בתיאוריות קיימות לגבי טיפול ב-BV?
במיקרוביוטה נרתיקית בריאה, יש לך אוכלוסיה גבוהה של ל. קריספטוס ואוכלוסייה נמוכה מאוד של G. vaginalis. מאז אנחנו עדיין רואים אוכלוסייה גבוהה של G. vaginalis לאחר טיפול ב-LBP בשבב הנרתיק שלנו, זה מצביע על כך שיש צורך בטיפול נוסף כדי לצמצם את האוכלוסייה של G. vaginalis ולבסוף להגיע למצב בריא.
היכולת של שבב הנרתיק לתאם תגובות פרו-דלקתיות עם דגימות חולות BV לא מטופלות מסקרנת. כיצד אתה מדמיין את היכולת הזו להשפיע על עתיד הרפואה המותאמת אישית לבריאות הרבייה?
גוברת ההכרה שדאגה לבריאות האישה היא קריטית לבריאותם של כל בני האדם, אך יצירת הכלים לחקר הפיזיולוגיה הנשית של האדם נמצאת בפיגור.
אנו מקווים שהמודל הפרה-קליני החדש הזה יניע את הפיתוח של טיפולים חדשים ל-BV וכן תובנה חדשה לגבי בריאות הרבייה הנשית. יתר על כן, מודל זה יאפשר לנו ללמוד מטופלים בודדים ממוצא אתני שונה ולפתח טיפולים ספציפיים לכל אחד מהם.
אתה מזכיר שירידה נוספת ב G. vaginalis מספרים עשויים לייצר אפקט טיפולי גדול יותר. אילו אסטרטגיות או שינויים בשבב הנרתיק נשקלים כדי לחקור השערה זו?
אחת האסטרטגיות שאנו מנסים היא לטפל בשבב הנרתיק הדיסביוטי עם הידרוקסי-מטרונידזול ו-LBP. Hydroxy-Metronidazole היא אנטיביוטיקה המשמשת בדרך כלל להרוג G.vaginalis בחולי BV.
עם זאת, טיפול עם הידרוקסי-מטרונידזול בלבד יכול להוביל ל-BV חוזר. אנו מקווים שבשילוב של hydroxy-metronidazole ו-LBP יש סיכוי נמוך יותר להישנות.
בהתחשב במורכבות המיקרוביום הנרתיקי והשפעתו על בריאות האישה, כיצד אתה רואה את עבודתך משפיעה על פיתוח ואימות של אסטרטגיות ביו-תרפיות אחרות מעבר ל-BV?
אסטרטגיות טיפוליות שונות נחקרות כדי לווסת את הרכב המיקרוביום הנרתיק; עם זאת, אין מודל אנושי שמשחזר נאמנה את המיקרו-סביבת האפיתל הנרתיקית לצורך אימות פרה-קליני של תרופות פוטנציאליות או בדיקת השערות לגבי אינטראקציות אפיתל-מיקרוביום נרתיקי.
ה-Vagina Chip הוא מודל פרה-קליני של רירית הנרתיק האנושית שניתן להשתמש בו כדי להבין אינטראקציות טובות יותר בין המיקרוביום הנרתיק לרקמות המארח, כמו גם להעריך את הבטיחות והיעילות של מוצרים ביו-תרפיים חיים. זה יעזור לנו לחזות עד כמה אסטרטגיה ביו-תרפית מוצלחת בניסויים קליניים.
לבסוף, כמי שנמצא בחזית הטכנולוגיה של איברים-על-שבב, איזו עצה היית נותן למדענים צעירים המעוניינים להיכנס לתחום הזה, ומהן לדעתך האפשרויות המרגשות ביותר באופק?
תחום האיברים-על-שבבים הוא מאוד בינתחומי. לכן, אני מייעץ למדענים צעירים לחקור מחקר בתחומים מדעיים שונים ולשתף פעולה עם אנשים עם רקע מדעי שונה.
אני מצפה לזמן שבו נוכל להשתמש במלואו בטכנולוגיית איבר-על-שבב כדי להחליף מודלים של בעלי חיים. יתרה מכך, טכנולוגיה זו תהווה כלי חשוב להחליט אם טיפול צריך לעבור ניסוי קליני.
היכן יכולים הקוראים למצוא מידע נוסף?
אודות Abidemi Junaid, Ph.D.
Abidemi Junaid קיבל תואר ראשון בביומטריה מאוניברסיטת Zuyd למדעים יישומיים, תואר שני במדעי ביו-מולקולריים מאוניברסיטת VU ודוקטורט. ב-Systems Biomedicine and Pharmacology מאוניברסיטת ליידן. הדוקטורט שלו העבודה התרכזה סביב פיתוח של מיקרו-כלים אנושיים בתפוקה גבוהה על שבבים לחקר ערעור מיקרו-וסקולרי, מחלות זיהומיות ומטבולומיקה.
הוא גם עבד על שילוב זרימת נוזלים מכנית וחישה ביולוגית וסביבתית באיברים-על-שבבים. בסך הכל, זה איפשר לו לזהות את ההשפעה של פלזמה של המטופל על מיקרו-כלי למחקרים קליניים. כמדען במכון ויס, הוא עובד על קידום בדיקות פרה-קליניות ומודלים של מערכת החיסון האנושית באמצעות טכנולוגיית איברים-על-שבב.
