Серце є одним з найбільш життєво важливих органів тіла і щоб краще зрозуміти його внутрішню роботу, вчені відтворили біологію цього органу у пристрої розміром із кредитну картку.
Про це пише ресурс livescience.
Новий пристрій “серцена чіпі”, розроблений командою Національного інституту стандартів та технологій, імітує взаємодію клітин людського серця. Дослідники кажуть, що цю технологію можна використовувати для вивчення хвороб серця, які є основною причиною смерті у США.
Традиційні експерименти на тваринах, у яких, окрім інших тварин, зазвичай використовуються лабораторні щури та мавпи, не зовсім відбивають, як прогресуватиме хвороба або як ліки поводитимуться в організмі людини. З цієї причини дослідники працюють над розробкою більш точних способів імітації складності та заплутаності людських органів у лабораторії. Ця точність особливо важлива для розробки ліків, оскільки 90% потенційних ліків нині не проходять клінічні випробування на людях.
Нові моделі, подібні до людських, які зараз розробляються, включають органоїди або мініатюрні органи, вирощені зі стовбурових клітин, а також моделі “орган на чіпі”, в яких клітини, виявлені в певних тканинах, вирощуються на чіпі, що імітує фізіологічні умови живого організму. За допомогою таких чіпів було змодельовано багато органів, у тому числі легені, нирки та піхву.
Вчені розробили моделі “серце на чіпі”, зокрема, для вивчення того, як серце гоїться після травм і серцевих захворювань, а також для сприяння відкриттю ліків. Серця на чіпі навіть відправляли до космосу, щоб вивчити вплив мікрогравітації на серце.
Вчені заявили, що їхня технологія, що включає нову модель “серце на чіпі”, може спростити розробку ліків, зробивши її швидше, безпечніше та точніше. Хоча ці моделі все одно не замінять клінічних випробувань на людях.
Ці чіпи зазвичай мають прозорі або напівпрозорі кришки, і, зазирнувши всередину, дослідники можуть побачити рідини, що течуть по крихітних каналах, які з’єднуються між собою як потоки води. У випадку з новим чіпом ці канали імітують кровоносні судини серця. Вчені вирощують клітини серця людини всередині цих каналів та можуть вивчати, як клітини реагують на додавання до системи різних ліків.
На відміну від існуючих моделей “серце на чіпі”, клітини нової моделі можуть бути розташовані на протилежних сторонах пористої мембрани, а це означає, що вони можуть взаємодіяти один з одним за допомогою сигнальних молекул. Наступним кроком для команди буде оцінка того, як клітини серця поводяться в нормальних та стресових умовах.
Різні чіпи органів також можуть бути пов’язані один з одним – наприклад, чіп печінки можна пов’язати з чіпом серця, що може дозволити вченим вивчити, як ці два органи взаємодіють після впливу певних ліків.
Вчені підкреслили, що потрібна “значна робота”, перш ніж моделі “органу-на-чіпі” можна буде використовувати у доклінічних випробуваннях ліків. Наприклад, клітини серця, які використовуються в цих пристроях, вирощуються зі стовбурових клітин і часто не дозрівають повністю. Таким чином, замість того, щоб нагадувати дорослі клітини, вони нагадують клітини плоду, що розвивається.
Деякі матеріали, що використовуються в моделях “серце на чіпі”, також потребують доопрацювання. Полідиметилсилоксан, наприклад, являє собою полімер, який зазвичай використовується для виготовлення чіпів, але він “відносно дорогий” і легко поглинає невеликі молекули. Така легка абсорбція може спотворити результати тестів вчених на наркотики, змушуючи їх думати, що речовина має певний ефект чи має ознак токсичності, хоча це не так.
Проте при подальшому вдосконаленні моделі “орган-на-чіпі” можуть викликати “зсув парадигми” в тому, як розробляються та тестуються нові ліки, вважають у команді. Потенціал цих пристроїв був визнаний Управлінням з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів минулого року, коли агентство ухвалило, що вони можуть замінити традиційні випробування на тваринах, якщо дані, що генеруються ними, досить надійні.