24 миллиона на разработку «организма-на-чипе»

Специалисты баптистского медицинского центра Уэйк Форест под руководством доктора Энтони Атала (Anthony Atala) запустили уникальный проект, посвященный разработке «организма-на-чипе» – системы из миниатюрных аналогов человеческих органов, предназначенной для моделирования реакций организма на химические и биологические агенты и разработки новых методов терапии.

Данный подход позволит уменьшить объемы тестирования на животных, к недостаткам которых относятся высокая стоимость, большая продолжительность, а также то, что получаемые результаты далеко не всегда распространяются на человека. На проведение проекта Командование космических средств и систем боевого обеспечения (Space & Naval Warfare Systems Command) и Управление контроля за нераспространением оружия массового поражения (Defense Threat Reduction Agency) выделили 24 миллиона долларов США.

Видео. Справа можно наблюдать синхронное сокращение трех сердечных органоидов. Миниатюрные модели сердца создаются путем генетического репрограммирования клеток кожи человека в сокращающиеся кардиомиоциты и последующего формирования из них в клеточной культуре шариков или сфероидов. После этого с помощью трехмерного принтера сфероиды могут наноситься на поверхность чипа в виде органоидов разной формы и размера. Слева органоид печени (более темный) соединен с органоидом сердца. Размер каждого органоида составляет примерно 0,25 мм в диаметре.

Концепция «организма-на-чипе» стала реальностью благодаря достижениям в области микротканевой инженерии и микрожидкостных технологий. В ее основе лежат разработки в области электронной промышленности, однако вместо миниатюризации электронных устройств исследователи миниатюризируют размещаемые на чипе модели человеческих органов, устройства для мониторинга и лабораторные процессы.

Проект подразумевает использование человеческих клеток для создания крошечных органоподобных структур, воспроизводящих функции сердца, почек, легких и кровеносных сосудов. Размещенные на чипе размером 5 сантиметров эти структуры будут соединены между собой системой микрожидкостных каналов и сенсоров, что обеспечит непрерывный мониторинг как отдельных органов, так и всей системы в целом.

Циркулирующий заменитель крови будет поддерживать жизнедеятельность крови. Его также можно будет использовать для введения систему химических или биологических агентов, а также экспериментальных лекарственных препаратов. Полые каналы будут обеспечивать перемещение токсинов или лекарственных препаратов от одной ткани к другой, а сенсоры – в реальном времени оценивать температуру, уровни кислорода, кислотность и другие параметры.

Для нанесения органоидов на поверхность чипа исследователи медицинского центра Уэйк Форест воспользуются уникальным трехмерным принтером. В проекте примет участие еще ряд исследовательских учреждений, перед каждым из которых поставлена собственная задача:

• Brigham and Women's Hospital, Бостон – разработка биоинженерных устройств для управления поведение клеток на микро- и наноуровнях;
• университет Мичигана – разработка микромоделей организма и миомолекулярных устройств и технологий для высокопроизводительного тестирования лекарственных препаратов;
• эджвудский химико-биологический центр армии США – изучения, разработка и тестирование боевых химических веществ;
• государственный университет Моргана – лабораторное тестирование клеточных культур для идентификации идеального заменителя крови;
• школа общественного здравоохранения Блумберга при Университете Джонса Хопкинса – тестирование и идентификация токсичности.

Хотя идея культивирования трехмерных фрагментов человеческой ткани на чипе не нова, данный проект будет одной из первых попыток создания системы из нескольких органов в рамках одного устройства для моделирования реакции организма человека на химические токсины и биологические агенты. Разработчики также надеются, что эта система позволит идентифицировать «предсимптоматические» маркеры воздействия и оценивать эффективность терапии.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Wake Forest Baptist Medical Center:
Wake Forest Baptist Leads $24 million Project to Develop “Body on a Chip”.

23.04.2015