Първият модел на дишане „бял дроб върху чип”, създаден с помощта на клетки от един човек, вече е факт. Генетично идентичната микросистема помага за пресъздаване на реакцията на специфичен пациент към инфекции и терапия.
Учени от лондонския институт „Франсис Крик” и специалисти от швейцарската компания AlveoliX разработиха първия в света модел на дишане „бял дроб върху чип”, създаден изключително от клетките на един човек.
Иновативната технология открива нови възможности пред изследователите за изучаване на заболявания като туберкулоза, както и за разработване на персонализирани лечения.
Моделът е миниатюрно устройство, което имитира структурата и функцията на белодробната тъкан. Основната разлика спрямо предишните разработки е използването на индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSCs – клетки, получени от зрели клетки, които са препрограмирани до състояние, подобно на ембрионалните стволови клетки) от един донор.
Разработката позволява създаване на генетично идентична микросистема, която точно отразява биологията на конкретен индивид.
„Предвид нарастващата нужда от технологии, които не са свързани с използване на животни, подходите „орган върху чип” стават все по-важни за репликиране на човешки системи, като същевременно се избягват разликите в анатомията на белите дробове, състава на имунните клетки и прогресията на заболяването между животните и хората”, казва Макс Гутиерес, директор на Лабораторията за взаимодействия между гостоприемника и патогена на туберкулозата в Института Крик и старши автор на изследването.
Системата AlveoliX симулира дишането, използвайки ритмично триизмерно разтягане, което възпроизвежда разширяването и свиването на белите дробове. Това механично напрежение е необходимо за развитието на микроворси – малки структури, необходими за нормалната белодробна функция.
За да симулират инфекция, учените въвеждат в чипа макрофаги (имунни клетки) от същия донор и туберкулозни бактерии. Това им позволява да наблюдават прогресията на заболяването в единна генетична среда.
Учените са успели да видят образуването на „некротични ядра” – клъстери от мъртви имунни клетки – пет дни преди белодробната бариера да бъде напълно разрушена.
„Туберкулозата е бавно прогресиращо заболяване, при което между инфекцията и появата на симптомите минават месеци, така че има нарастваща нужда да се разбере какво се случва в ранните етапи”, казва Джаксън Лук, водещ автор на изследването.
Докато настоящият модел се фокусира върху туберкулозата, екипът вече планира да използва технологията за изучаване на грип, Covid-19 и рак на белия дроб.
