The сърце е почти универсален символ на любовта и един от най-важните органи в тялото. Сега, за да разберат по-добре вътрешната работа на сърцето, учените пресъздадоха биологията на органа в устройство с размерите на кредитна карта.
Новото устройство „сърце на чип“, разработено от екип от Националния институт за стандарти и технологии (NIST), имитира взаимодействията на клетките в човешкото сърце. Изследователите казват, че технологията може да се използва за изследване сърдечно заболяванекой е водеща причина за смърт в САЩ
Традиционните експерименти с животни – които обикновено използват лабораторни плъхове и маймуни, наред с други животни – не улавят напълно как ще прогресира дадено заболяване или как ще се държи лекарството в човешкото тяло. Поради това изследователите работят за разработването на по-точни начини за имитиране на сложността и сложността на човешките органи в лабораторията. Тази точност е особено важна за разработването на лекарства, т.к 90% от кандидат-лекарствата в момента се провалят клинични изпитвания при хора.
Нови, човешки модели, които се разработват включват органоидиили миниатюрни органи, отгледани от стволови клетки, и орган върху чип модели, при които клетки, открити в специфични тъкани, се отглеждат върху чип, който имитира физиологичните състояния на орган в тялото. Много органи са моделирани в такива чипове, включително бели дробове, бъбреци и на влагалището.
Учените са разработили модели сърце върху чип, по-специално, за да проучат как сърцето лекува след нараняванеи сърдечно заболяванекакто и за подпомагане на откриването на лекарства. Сърца на чип дори са били изпратени в космоса за изследване на ефекта на микрогравитацията върху сърцето.
Свързани: Малки „сърца“ се сглобяват сами в лабораторни съдове и дори бият като истински
В изявление публикуван на 6 февруари, екипът на NIST каза, че този вид технология, която включва техния нов модел сърце върху чип, може да рационализира разработването на лекарства, правейки го по-бързо, по-безопасно и по-прецизно. Важно е, че тези модели няма да заменят клиничните изпитвания върху хора – надяваме се, че ще намалят или заменят тестовете върху животни, необходими преди началото на изпитванията върху хора.
„Тази система може да се счита за биопроизводство и регенеративна медицина на сърцето и други органи на чипове,“ Дарвин Рейесбиомедицински инженер в NIST, който ръководи разработването на новия чип, каза пред Live Science в имейл.
Тези чипове обикновено имат прозрачни или полупрозрачни капаци и като надникнат вътре, изследователите могат да видят течности, протичащи през малки канали, които се свързват като потоци вода. В случая с чипа на NIST, тези канали имитират кръвоносни съдове в сърцето. Учените отглеждат човешки сърдечни клетки в тези канали и могат да изследват как клетките реагират на добавянето на различни лекарства в системата.
За разлика от съществуващите модели сърце върху чип, клетките в новия модел NIST могат да бъдат подредени от противоположните страни на пореста мембрана, което означава, че те могат да комуникират една с друга чрез сигнални молекули, каза Рейес. Следващата стъпка за екипа е да оцени как тези сърдечни клетки се държат при нормални и предизвикани от стрес условия, каза той.
Различни чипове на органи също могат да бъдат свързани помежду си – например чип на черен дроб може да бъде свързан с чип на сърце, което може да позволи на учените да проучат как тези два органа си взаимодействат след излагане на определено лекарство.
В скорошен преглед на тези технологии, публикуван на 6 февр. в списанието Лаборатория на чип, Рейес и негов колега подчертаха, че е необходима „значителна работа“, преди моделите на орган върху чип да могат да бъдат използвани в предклинични тестове за лекарства. Например, сърдечните клетки, използвани в тези устройства, се отглеждат от стволови клетки и често не узряват напълно. Така че вместо да приличат на възрастни клетки, те приличат на клетки, открити в развиващ се плод.
Някои материали, използвани в моделите сърце върху чип, също трябва да бъдат усъвършенствани. Полидиметилсилоксанът, например, е полимер, който обикновено се използва за направата на чипа, но е „сравнително скъп“ и лесно абсорбира малки молекули. Това лесно усвояване може да изкриви тестовете на учените за лекарства, карайки ги да мислят, че дадено вещество предизвиква определен ефект или липсват признаци на токсичност, когато това не е така, пишат авторите.
Въпреки това, с по-нататъшно усъвършенстване, моделите на орган върху чип могат да причинят „промяна на парадигмата“ в начина, по който се разработват и тестват нови лекарства, каза екипът. Потенциалът на тези устройства беше признат от Администрацията по храните и лекарствата миналата година, когато агенцията реши, че те могат да заменят традиционните тестове върху животнистига генерираните от тях данни да са достатъчно надеждни.
Някога се чудите защо някои хора изграждат мускули по-лесно от други или защо луничките излизат на слънце? Изпратете ни вашите въпроси за това как функционира човешкото тяло [email protected] с тема „Health Desk Q“ и може да видите отговор на въпроса си на уебсайта!