Тело-на-чипе
Компактная система, связанная микрофлюидными каналами, воссоздает взаимодействия 2 миллионов человеческих тканевых клеток из 10 "органов на чипе", заменяя тестирование на животных и имитируя клинические исследования. Такую технологию назвали «физиома-на-чипе». Исследователи получили в свои руки платформу, позволяющая тканям расти, взаимодействовать друг с другом, имитируя функции человеческих органов.
«Орган-на-чипе» представляет собой мультиканальную микрожидкостную систему, позволяющую имитировать взаимодействие лекарства с сердцем, лёгкими, кишечником и другими органами. Например, ткани сердца на микросхеме после их загрузки на устройство начали пульсировать с частотой нормального пульса среднестатистического взрослого человека - от 55 до 80 ударов в минуту, а после получасового воздействия препаратом для лечения брадикардии «пульс» повысился до 124 ударов.
При разработке новых препаратов исследователи определяют его цель - отвечают на вопрос, на что препарат должен влиять, исходя из знания о самом заболевании. Затем они создают соединения, которые оказывают необходимое влияние на орган. Доклинические испытания на животных должны показать безопасность и эффективность препарата до начала тестирования на людях, но не могут выявить потенциальные побочные эффекты. Кроме того, утверждает Гриффит, препараты позже могут потерпеть неудачу в испытаниях на людях. В некоторых случаях тестировать лекарство на мышах или крысах невозможно - например, энтеровирусами, смертельно опасными для младенцев, эти животные не заражаются.
Новая разработка развивает это направление и позволяет понять не только влияние лекарства или других факторов на один орган, но и его эффект на систему из нескольких органов, «человека в миниатюре». Вторым отличием от «классических» «органов-на-чипе» стала открытость системы: ткани можно изымать для их анализа, не прерывая работу устройства. Система насосов позволяет регулировать распространение жидкостей между органами, имитировать циркуляцию крови, иммунных клеток и белков в человеческом теле. В систему можно ввести дополнительные ткани вроде опухоли внутри органа.
Результатом стали несколько версий чипа, включающих ткани до десяти типов органов: печень, лёгкие, кишечник, матка, мозг, сердце, поджелудочная железа, почки, кожа, мышцы. Каждый «орган» состоит из кластера в 1-2 миллиона клеток. Ткани не являются копией органа, но способны выполнять многие из его важных функций. В системе можно использовать клетки конкретного человека - работать с ними сложнее, но этот подход более эффективен для поиска персонализованных терапий. Побочные эффекты и эффективность лекарства может зависеть от генетики, возраста, образа жизни и других показателей конкретного пациента. Миниатюрная живая модель «органа» конкретного человека позволит понять, как препарат будет воздействовать именно на него.
Устройство позволяет исследователям увидеть, как вещество, попавшее в организм через рот, транспортируется к другим тканям и метаболизируется. Они могут проверить, как препарат перемещается между органами, воздействует на различные ткани и распадается.
Микрофизиологические системы, имитирующие один орган, могут успешно применяться для тестирования в фармацевтической отрасли и для исследований органов. Но огромный потенциал данной концепции связан с объединением нескольких органов на одном чипе для фармакологии in vitro. Это исследование иллюстрирует, как подход к мульти-микрофизиологической системе, сочетающий генетический фон клеток человека, позволяет точно предсказать фармакокинетику препаратов, их распределение, метаболизм и вывод из организма.
Микрожидкостная платформа для имитации взаимодействия до десяти органов человека стала серьезным прорывом в тестировании лекарственных препаратов. С помощью такого чипа можно ввести лекарство и проверить его влияние на несколько органов, измерить метаболизм препарата. Теперь изучение влияния различных веществ на весь организм получает многократное ускорение. А уровень ценности полученных знаний значительно приближается к ценности клинических исследований. Особо ценно, что система позволяет исследовать иммунотерапевтические препараты: результаты их тестирования на животных очень сложно масштабировать на человека.
Источник
Кросспостинг с ресурса, не находящегося под колпаком Лубянки: http://hozar.dreamwidth.org/
Возможность комментировать открыта только там: https://hozar.dreamwidth.org/517643.html.
«Орган-на-чипе» представляет собой мультиканальную микрожидкостную систему, позволяющую имитировать взаимодействие лекарства с сердцем, лёгкими, кишечником и другими органами. Например, ткани сердца на микросхеме после их загрузки на устройство начали пульсировать с частотой нормального пульса среднестатистического взрослого человека - от 55 до 80 ударов в минуту, а после получасового воздействия препаратом для лечения брадикардии «пульс» повысился до 124 ударов.
Click to viewПри разработке новых препаратов исследователи определяют его цель - отвечают на вопрос, на что препарат должен влиять, исходя из знания о самом заболевании. Затем они создают соединения, которые оказывают необходимое влияние на орган. Доклинические испытания на животных должны показать безопасность и эффективность препарата до начала тестирования на людях, но не могут выявить потенциальные побочные эффекты. Кроме того, утверждает Гриффит, препараты позже могут потерпеть неудачу в испытаниях на людях. В некоторых случаях тестировать лекарство на мышах или крысах невозможно - например, энтеровирусами, смертельно опасными для младенцев, эти животные не заражаются.
Новая разработка развивает это направление и позволяет понять не только влияние лекарства или других факторов на один орган, но и его эффект на систему из нескольких органов, «человека в миниатюре». Вторым отличием от «классических» «органов-на-чипе» стала открытость системы: ткани можно изымать для их анализа, не прерывая работу устройства. Система насосов позволяет регулировать распространение жидкостей между органами, имитировать циркуляцию крови, иммунных клеток и белков в человеческом теле. В систему можно ввести дополнительные ткани вроде опухоли внутри органа.
Результатом стали несколько версий чипа, включающих ткани до десяти типов органов: печень, лёгкие, кишечник, матка, мозг, сердце, поджелудочная железа, почки, кожа, мышцы. Каждый «орган» состоит из кластера в 1-2 миллиона клеток. Ткани не являются копией органа, но способны выполнять многие из его важных функций. В системе можно использовать клетки конкретного человека - работать с ними сложнее, но этот подход более эффективен для поиска персонализованных терапий. Побочные эффекты и эффективность лекарства может зависеть от генетики, возраста, образа жизни и других показателей конкретного пациента. Миниатюрная живая модель «органа» конкретного человека позволит понять, как препарат будет воздействовать именно на него.
Устройство позволяет исследователям увидеть, как вещество, попавшее в организм через рот, транспортируется к другим тканям и метаболизируется. Они могут проверить, как препарат перемещается между органами, воздействует на различные ткани и распадается.
Микрофизиологические системы, имитирующие один орган, могут успешно применяться для тестирования в фармацевтической отрасли и для исследований органов. Но огромный потенциал данной концепции связан с объединением нескольких органов на одном чипе для фармакологии in vitro. Это исследование иллюстрирует, как подход к мульти-микрофизиологической системе, сочетающий генетический фон клеток человека, позволяет точно предсказать фармакокинетику препаратов, их распределение, метаболизм и вывод из организма.
Микрожидкостная платформа для имитации взаимодействия до десяти органов человека стала серьезным прорывом в тестировании лекарственных препаратов. С помощью такого чипа можно ввести лекарство и проверить его влияние на несколько органов, измерить метаболизм препарата. Теперь изучение влияния различных веществ на весь организм получает многократное ускорение. А уровень ценности полученных знаний значительно приближается к ценности клинических исследований. Особо ценно, что система позволяет исследовать иммунотерапевтические препараты: результаты их тестирования на животных очень сложно масштабировать на человека.
Источник
Кросспостинг с ресурса, не находящегося под колпаком Лубянки: http://hozar.dreamwidth.org/
Возможность комментировать открыта только там: https://hozar.dreamwidth.org/517643.html.