Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • vsh25
  • Vitacoin

Киборги на чипе

Биологи придумали, как вырастить из стволовых клеток киборганоиды

Юлия Воробьева, «Вести»

Что происходит в первые дни развития органов? Как небольшая группа клеток превращается в сердце, мозг или почку? Как на тот или иной орган человека подействует то или иное лекарство?

На эти вопросы учёные пытаются ответить, создавая миниатюрные трёхмерные модели органов человека, известные как «органы-на-чипе».

Из таких органов, выращенных за последние несколько лет, учёные даже попытались создать единый «организм-на-чипе».

Считается, что эксперименты с такими моделями помогут исследователям и медикам не только больше узнать о ключевых биологических процессах в организме, но и понять природу многих заболеваний, проверить действие тех или иных лекарств. Такие испытания могут быть более информативными, чем тесты с плоскими культурами клеток, выращенными в чашках Петри, и даже эксперименты на животных.

Впрочем, есть один важный нюанс. Результаты исследований и с модельными животными, и с культурами клеток, и даже с «органами-на-чипе» не всегда соотносятся с клиническими.

Есть и ещё одна проблема. До сих пор не существует датчиков, которые были бы достаточно миниатюрными и гибкими, чтобы с их помощью можно было наблюдать за ключевыми биологическими процессами без повреждения клеток.

Решение этой проблемы предложили исследователи из Гарвардской школы технических и прикладных наук имени Джона Полсона. Они создали упрощённые органы с полностью интегрированными в них датчиками. Их назвали органоиды-киборги, или киборганоиды.

Цель заключалась в разработке наноэлектроники, которая будет настолько гибкой, растяжимой и мягкой, что датчики смогут «расти» вместе с тканью в ходе её естественного развития, попутно фиксируя всю активность «хозяина», поясняет старший автор исследования Цзя Лю (Jia Liu).

Сперва он вместе с коллегами создал гибкую сеть наноэлектронных датчиков, которую можно вводить в определённые области ткани.

Затем команда увеличила показатели растяжимости, изменив строение сетки: вместо прямых линий появились змеевидные структуры (подобные используются в носимой электронике).

На следующем этапе специалисты поместили эту сетку на двумерный пласт стволовых клеток. Когда последние начали превращаться в трёхмерные органоидные структуры, электронная сетка подстраивалась под этот процесс, изменяя свою конфигурацию. В результате были выращены 3D-органоиды с полностью интегрированными датчиками (клетки «заселили» эту извилистую сеть).

«Конечным результатом является кусок ткани с наноразмерным устройством внутри, полностью распределённым и интегрированным по всему трёхмерному объёму ткани», – сообщает Цзя Лю.

Cyborganoids.jpg

Наноэлектронная сетка, встроенная в органоиды, имеет извилистую структуру, что позволяет ей растягиваться, сохраняя при этом все рабочие характеристики. Фото из пресс-релиза Cyborg organoids offer rare view into early stages of development.

В следующем эксперименте исследователи дифференцировали стволовые клетки в мышечные клетки сердца, кардиомиоциты. После этого встроенные датчики использовали для мониторинга и регистрации активности клеток в течение 90 дней.

«Этот метод позволит нам непрерывно контролировать процесс развития и понимать, как отдельные клетки начинают взаимодействовать и синхронизироваться в течение всего процесса развития [органа]. Его можно использовать для превращения любого органоида в киборганоид, включая органоиды мозга и поджелудочной железы», – отметил Цзя Лю.

Его команда надеется, что благодаря органоидам-киборгам можно будет не только получить ответы на фундаментальные вопросы биологии, но и выявить новые стратегии разработки эффективных лекарств и других методов лечения.

Кроме того, киборганоиды могут использоваться для тестирования новых препаратов и мониторинга действия лекарств на организм конкретных пациентов.

Подробнее об инновационной разработке рассказывается в статье, представленной в журнале Nano Letters (Li et al., Cyborg Organoids: Implantation of Nanoelectronics via Organogenesis for Tissue-Wide Electrophysiology).

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

искусственные органы сердце Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Печатная модель сердца

Первое в мире васкуляризированное сердце, напечатанное биологическими материалами человека, осталось «научить» сокращаться.

читать

Тренажер для клеток сердца

Новое устройство тренирует клетки органоида сердца и позволяет оценивать их реакцию на различные воздействия.

читать

Сердце, исцели себя само

Прорыв заключается в том, что вновь созданные клетки сердечной мышцы самостоятельно соединяются в полнофункциональные структуры.

читать

Биоинженерное предсердие

Модель может быть полезна для изучения причин аритмии и проверки действенности препаратов против фибрилляции предсердий.

читать

Органоиды вместо добровольцев

Мини-сердца компании Novoheart проверят безопасность препаратов перед их исследованием на живых волонтерах.

читать