Учёные показали первые трёхмерные “органы – на – чипе”

Исследователи продолжают искать работоспособную альтернативу тестированию лекарств на животных. Можно сказать, что в медицинском мире сегодня эта задача является одной из первостепенных. Тестирование на мышах и крысах (биологических моделях человека) не всегда даёт достоверный результат и, к тому же, считается неэтичным многими активистами различных движений.
Группа исследователей, работающих под руководством профессора Милицы Радишич (Milica Radisic) из Университета Торонто, разработала новую платформу под названием AngioChip. Она представляет собой сложную трёхмерную структуру, на которой может быть выращена ткань, имитирующая функции здорового человеческого организма.

Сама идея создания устройства “органа-на-чипе” (organ-on-a-chip) не нова, однако изобретение канадцев стало ещё одним шагом в развитии концепции. Ранее учёным удавалось получить лишь один слой клеток, но новое устройство является трёхмерным, то есть куда больше похоже на реальный объёмный орган.

Новый “орган-на-чипе” изготавливается из полимера под названием POMaC (полиоктаметиленмалеат ангидридцитрат), который является биоразлагаемым и биологически совместимым. Устройство создаётся из тонких слоёв полимера, уложенных друг на друга и создающих 3D-структуру. Каждый слой покрыт рисунком из канальцев, ширина последних составляет всего 50-100 микрометров. Для сшивания полимерных слоёв затем используется УФ-излучение.

После того как создание чипа завершено, он заполняется жидкостью, содержащей живые клетки, которые начинают расти на устройстве так, как будто находятся внутри тела человека. Законченное устройство работает без помощи насоса или вакуума.

С использованием такого подхода исследователи смогли создать модельную версию тканей сердца и печени, которые функционируют так же как реальные ткани. Когда чип был заполнен клетками сердца, полимер даже начал “биться” с регулярным ритмом, как сердечная ткань организма.

Выращенная в лаборатории ткань печени показала не менее впечатляющий результат: она выделяла мочевину и метаболизировала лекарства.

В тканях также формируются полноценные кровеносные сосуды, что позволяет учёным наблюдать за взаимодействием между тканями.

Несмотря на то, что AngioChip пока является лишь прототипом, разработчики уверены: в один прекрасный день подобная технология заменит испытания на животных.

Новая платформа позволит тестировать лекарственные препараты на наличие потенциально опасных побочных эффектов для конкретных органов и тканей. Учёные таким образом получают более подробную картину побочных эффектов, которые будут иметь место по всему телу, нежели это возможно на настоящий момент.

Также исследователи допускают, что в будущем выращенные подобным образом ткани могут быть имплантированы в тело для восстановления повреждённых органов. Полимерный биоразлагаемый каркас со временем деградирует и будет выведен из организма спустя несколько месяцев.

В настоящий момент каждое устройство AngioChip изготавливается вручную, но канадские исследователи разрабатывают методику широкомасштабного производства чипов для дальнейшего тестирования и использования.
Научная статья с описанием разработки была опубликована журналом Nature Materials.