Вернуться

Будущее уже наступило: «электронные органы» размером с флешку

04 февраля 2020 18:08
1108

В том, что звучит как что-то прямо из научной фантастики, израильские и американские исследователи говорят, что они создали девять различных мини-человеческих органов-на-чипе, которые проложат путь для исследователей, чтобы проверить наркотики, как будто на людях.

Два новых исследования исследователей из Тель-Авивского университета и Гарвардского университета по этому вопросу были опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering.

Organs-on-a-chip были впервые разработаны в 2010 году в Гарвардском университете. Затем ученые взяли клетки из определенного человеческого органа — сердца, мозга, почек и легких — и с помощью методов тканевой инженерии поместили их в пластиковый картридж, или так называемый чип. Несмотря на использование термина чип, который часто относится к микросхемам, здесь не задействованы компьютерные части.

Новым в этих двух исследованиях является тот факт, что исследователям теперь удалось связать различные органы и доказать, что они могут реагировать на лекарства так же, как и человеческие органы в клинических испытаниях. Разрабатывая лекарства, исследователи сначала пробуют их на грызунах и только потом, если это удается, на людях. Но около 60% -90% лекарств, которые успешно применяются у грызунов, терпят неудачу у людей.

Это делает процесс разработки лекарств очень долгим и дорогостоящим. В идеале нужно было бы вырезать стадию грызунов и перейти непосредственно к человеческому тестированию, чтобы получить более быстрые результаты. Это, конечно, невозможно. До двух новых исследований.

Команда из 57 ученых из Тель-Авивского университета и Гарварда, а также других исследовательских организаций и разработчиков лекарств, работала в течение семи лет над проектом разработки того, что они называют «функционирующей комплексной мультиорганной платформой на чипе», которая реагирует на наркотики так же, как реальные люди реагировали бы на них в клинических условиях.

Ученые сделали это, взяв человеческие клетки, и с помощью тканевой инженерии сумели имитировать функциональность органа, из которого были взяты клетки — например, печени или сердца — в пластиковом картридже размером с флешку.

И не только это. Ученые создали так называемый «дознаватель» — роботизированное устройство для передачи жидкости, связывающее отдельные «чипы органов» друг с другом, таким образом, чтобы имитировать поток крови между органами в человеческом теле.

Они создали уникальную машину, которая соединяет между собой девять органов, мозг, легкие, костный мозг и другие, как «лего», чтобы создать мини- «человека на чипе».

Затем исследователи протестировали свои органы на чипе с помощью двух лекарств: лекарства для борьбы с воспалением кишечника и лекарства от рака. Их исследование показало, что, когда лекарства вводили в новую систему, органы-на-чипе реагировали на лекарства точно так же, как настоящие человеческие органы реагировали на клинические испытания с лекарствами.

Добраться до этой точки было нелегко, и на этом пути было «много проблем», которые нужно было преодолеть. Например, настоящие человеческие органы живут за счет кислорода, поступающего к ним из человеческой крови. Поэтому исследователи должны были разработать способ питания своих клеток в чипе и изобрели искусственную кровь-составленную из различных химических веществ, минералов, витаминов, гормонов и других компонентов, которые питали клетки в чипе.

Кроме того, если в человеческом органе есть миллиарды клеток, то в органе-на-чипе просто есть тысячи клеток-поэтому исследователям пришлось разработать вычислительные модели, чтобы преодолеть проблему размера и гарантировать, что клетки функционируют так же, как и в реальном органе, даже находясь на чипе.
Не исключено, что в будущем тестирование лекарств на животных будет заменено на тесты с электронными органами.

ПОДПИСАТЬСЯ НА НОВОСТИ

Копирование материалов разрешено только при наличии активной гиперссылки на наш сайт