Команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) под руководством биоинженера Линды Гриффит разработала микрожидкостную платформу для испытания лекарств.
Небольшая пластиковая форма размером с книгу состоит из нескольких отверстий. В каждое из них исследователи закладывают заранее выращенные трехмерные клеточные структуры, которые имитируют органы и ткани человека.
Как сообщает Wall Street Journal, система оценивает воздействие лекарственных препаратов на 12 элементов физиома человека, включая кожу, скелетные мышцы, эндометрий, легкие, сердце и мозг.
Каждый компонент состоит из нескольких миллионов клеток. По словам Гриффит, ее команде удалось увеличить размер имитаций органов и максимально приблизить их к реальным аналогам. Для их изготовления биоинженеры используют клетки пациентов, стволовые клетки или клетки, полученные у кадавров.
Миниатюрные насосы перекачивают жидкость через установку, имитируя кровоток. После настройки аппарата ученые вводят лекарства и оценивают побочные эффекты.
Медики и раньше тестировали препараты на клеточных структурах, имитирующих органы. Однако они не могли проверить, как те или иные вещества влияют на состояние пациента в комплексе. В результате препарат мог усвоиться и оказать положительный эффект, но оказать негативное воздействие на печень или другие органы.
«Организм на чипе» позволяет отследить воздействие в комплексе. Например, если предполагается, что человек должен принять вещество в форме таблетки, то тогда препарат «подсаживают» в имитацию кишечника. Если медикамент вводят внутривенно, то его тестируют на имитации системы центрального кровообращения.
Спустя некоторое время ученые берут образцы тканей и определяют эффект от лекарства. Гриффит говорит, что имитации органов и тканей не могут на 100% передать характеристики организма человека. Чтобы предсказать побочные эффекты с максимальной точностью, используется математическая модель.
Есть и другие ограничения. Искусственные органы и ткани не подключены к иммунной системе, поэтому команде Гриффит приходится постоянно снабжать их антибиотиками. Но исследовательница надеется, что в будущем платформа воссоздаст эффект иммунного отклика.
Впервые ученые представили технологию в марте этого года, но тогда она была адаптирована лишь для 10 органов. Биоинженеры работали над системой пять лет, используя грант от агентства оборонных инициатив DARPA.
Военным «организм на чипе» интересен как одно из средств борьбы с биологическим оружием. Предполагается, что платформа поможет быстро подобрать вакцину на случай внезапной эпидемии.
Также методика также поможет определить влияние на организм метастазирующих опухолей и диабета второго типа.
Недавно эффективную мини-лаборатоарию на чипе представили ученые из Мичиганского технологического университета. Они также использовали микрожидкостную технологию, чтобы создать платформу для проведения медицинских анализов.
Ранее группа американских исследователей разработала быструю и недорогую лабораторию на чипе, которая позволяет быстро улавливать и обнаруживать молекулы, ДНК и вирусы.
