Органы на чипе сделают ненужными испытания на животных
Клетки, выращенные в органе-на-чипе разработки Института Висса (США), ведут себя почти так же, как клетки тела человека. Использование подобного устройства способно ускорить процесс разработки новых лекарственных препаратов и при этом снизить количество тестов, проводимых на подопытных животных.
Лёгкое-на-чипе с подключёнными каналами для жидкости и воздуха (фото Joshua Touster).
Обычно тестирование любого потенциального лекарства начинается с опытов на животных. При этом, когда дело доходит до человека, большинство выводов, сделанных во время таких испытаний, чаще оказывается ошибочным, нежели до конца верным. А начинать первичные тесты сразу на людях — слишком опасно. Поэтому логичным видится стратегия, предложенная сотрудниками Института Висса при Гарвардском университете, заключающаяся в тестировании потенциальных фармацевтических агентов на клетках человека — но не просто на клетках, кое-как размещённых в чашке Петри, а проявляющих структуру и функциональность, подобную какому-нибудь органу.
Для этого учёные создали микроскопические устройства, способные воспроизводить структуры и окружение реальных человеческих органов гораздо ближе к оригиналу, чем любая чашка Петри.
В первую очередь авторы работы создали дышащее лёгкое-на-микрочипе. Прозрачное устройство размером с большой палец руки, сделанное из дружественного к клеткам материала, служит платформой для роста клеток человека. Сквозь него прорезаны небольшие каналы. Поток воздуха и жидкости направляется через центральные каналы, где и происходит рост клеток. Устройство гибкое, что при необходимости позволяет использовать вакуум в боковых каналах, с тем чтобы центральные каналы расширялись и сжимались, подобно человеческим лёгким.
Учёные показали, что подобные механические силы оказывают наибольшее влияние на поведение и рост клеток. В случае с клетками лёгкого механическое дыхание помогает им абсорбировать частицы, проплывающие по воздушной камере.
Соблюдая индивидуальный подход к каждому органу-на-чипе (кому-то нужно описанное выше механическое дыхание, иным — волнообразная тряска, а кому-то — нечто напоминающее его собственное окружение в первородном организме), учёные получают возможность изучать человеческие клетки в более естественном для них окружении, а также тестировать их реакцию на препараты и токсины. Исследователи, кстати, не собираются останавливаться на достигнутом: уже ведётся работа над объединением нескольких чипов в «единый организм». Соединяя микрожидкостные версии сердца, лёгких, кишок, почек и т. п., учёные надеются, что смогут лучше представить то, каким образом всё тело функционирует и реагирует на те или иные химические вещества.
