Сердце является одним из самых жизненно важных органов тела и чтобы лучше понять его внутреннюю работу, ученые воссоздали биологию этого органа в устройстве размером с кредитную карту.
Об этом пишет ресурс livescience.
Новое устройство "сердце на чипе", разработанное командой Национального института стандартов и технологий, имитирует взаимодействие клеток человеческого сердца. Исследователи говорят, что эту технологию можно использовать для изучения болезней сердца, которые являются основной причиной смерти в США.
Читайте: Вирус made in Russia: ученые предупреждают о новой угрозе для человечества
Традиционные эксперименты на животных, в которых, помимо других животных, обычно используются лабораторные крысы и обезьяны, не совсем отражают, как будет прогрессировать болезнь или, как лекарство будет вести себя в организме человека. По этой причине исследователи работают над разработкой более точных способов имитации сложности и запутанности человеческих органов в лаборатории. Эта точность особенно важна для разработки лекарств, поскольку 90% потенциальных лекарств в настоящее время не проходят клинические испытания на людях.
Новые модели, подобные человеческим, которые сейчас разрабатываются, включают органоиды или миниатюрные органы, выращенные из стволовых клеток, а также модели "орган на чипе", в которых клетки, обнаруженные в определенных тканях, выращиваются на чипе, имитирующем физиологические условия живого организма. С помощью таких чипов были смоделированы многие органы, в том числе легкие, почки и влагалище.
Ученые разработали модели "сердце на чипе", в частности, для изучения того, как сердце заживает после травм и сердечных заболеваний, а также для содействия открытию лекарств. Сердца на чипе даже отправляли в космос, чтобы изучить влияние микрогравитации на сердце.
Ученые заявили, что их технология, включающая новую модель "сердце на чипе", может упростить разработку лекарств, сделав ее быстрее, безопаснее и точнее. Хотя эти модели все равно не заменят клинические испытания на людях.
Эти чипы обычно имеют прозрачные или полупрозрачные крышки, и, заглянув внутрь, исследователи могут увидеть жидкости, текущие по крошечным каналам, которые соединяются между собой, как потоки воды. В случае с новым чипом, эти каналы имитируют кровеносные сосуды сердца. Ученые выращивают клетки сердца человека внутри этих каналов и могут изучать, как клетки реагируют на добавление в систему различных лекарств.
В отличие от существующих моделей "сердце на чипе", клетки в новой модели могут быть расположены на противоположных сторонах пористой мембраны, а это означает, что они могут взаимодействовать друг с другом посредством сигнальных молекул. Следующим шагом для команды будет оценка того, как клетки сердца ведут себя в нормальных и стрессовых условиях.
Различные чипы органов также могут быть связаны друг с другом — например, чип печени можно связать с чипом сердца, что может позволить ученым изучить, как эти два органа взаимодействуют после воздействия определенного лекарства.
Ученые подчеркнули, что необходима "значительная работа", прежде чем модели "орган-на-чипе" можно будет использовать в доклинических испытаниях лекарств. Например, клетки сердца, используемые в этих устройствах, выращиваются из стволовых клеток и часто не созревают полностью. Таким образом, вместо того, чтобы напоминать взрослые клетки, они напоминают клетки развивающегося плода.
Некоторые материалы, используемые в моделях "сердце на чипе", также нуждаются в доработке. Полидиметилсилоксан, например, представляет собой полимер, обычно используемый для изготовления чипов, но он "относительно дорог" и легко поглощает небольшие молекулы. Такая легкая абсорбция может исказить результаты тестов ученых на наркотики, заставляя их думать, что вещество оказывает определенный эффект или не имеет признаков токсичности, хотя это не так.
Тем не менее, при дальнейшем совершенствовании модели "орган-на-чипе" могут вызвать "сдвиг парадигмы" в том, как разрабатываются и тестируются новые лекарства, считают в команде. Потенциал этих устройств был признан Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в прошлом году, когда агентство постановило, что они могут заменить традиционные испытания на животных, если генерируемые ими данные достаточно надежны.
Напомним, что исследователи из Университета штата Висконсин в США напечатали живые ткани коры и полосатого тела головного мозга на 3D-принтере.
- Читайте также:
Поможет понять Вселенную: ученые работают над новым суперколлайдером
