Создан первый в мире «организм на чипе»В биоинженерном институте Висса при Гарвардском университете создан первый в мире «организм на чипе». Это физическая модель десяти взаимосвязанных органов с живыми клетками, которую можно использовать вместо лабораторных животных.
Всё началось с проекта «лаборатория на чипе», который возник в конце нулевых годов как попытка ускорить и стандартизировать клинические анализы, а также исследования в области фармакологии.
В прозрачном акриловом корпусе размером с карту памяти создаётся один или несколько микроканалов. Затем в них подаётся физраствор, заменитель крови и/или исследуемый образец.
Перистальтический насос медленно перекачивает жидкость, а электронные системы постоянно анализируют её состав на разных участках, определяя наличие определённых маркеров и отображая динамику концентраций исследуемых веществ.
Дополнительный контроль осуществляется через обычный микроскоп, в который можно наблюдать все процессы в реальном времени.
Среднее время острой фазы сложных экспериментов – 2-3 минуты, что резко контрастирует с обычной практикой, требующей многодневных мучений животных во имя науки.
В 2010 году директор Института биоинженерных исследований Дональд Ингбер вместе с коллегами начал разработку «органа-на-чипе».
В них использовались два канала. Один был покрыт изнутри клетками эндотелия (точно также они выстилают сосуды), а другой - клетками определённых органов.
Например, пневмоциты имитируют лёгкие человека, гепатоциты – печень, энтероциты - кишечник и так далее.
Через два года Ингбер получил грант от DARPA, а спустя восемь лет и три прототипа представил готовую версию целого «организма-на-чипе» под названием Interrogator.
В нём смоделировано взаимодействие десяти органов, и довольно точно. Для проверки команда использовала цисплатин (препарат химиотерапии). Он был
метаболизирован за то же время и с теми равновесными концентрациями, которые наблюдались ранее у пациентов.
Более того, клетки «почки-на-чипе» даже выделяли те же биологические маркеры повреждения, что и живые почки во время химиотерапии.
Целый год потребовался для разработки пользовательского интерфейса, с которым легко могли бы работать биологи, не имеющие опыта программирования.
Вся машина целиком умещается в стандартный лабораторный инкубатор, который поддерживает живые клетки при постоянной температуре.
Сейчас в ней можно проводить эксперименты длительностью до 3 недель, то есть отслеживать не только мгновенные, но и кумулятивные эффекты.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41551-019-0497-x