Прежде чем новое лекарственное средство появляется в аптеках, оно проходит многочисленные испытания на животных и искусственных моделях, но результаты таких тестов не всегда применимы к человеческому организму. В прошлом исследователям помогали миниатюрные «органы», выращенные в лабораториях. Но, при всех своих достоинствах, они не могли продемонстрировать, как препарат будет влиять на другие органы и ткани. Теперь учёные из Института регенеративной медицины Уэйк-Форест (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine) смогли объединить несколько таких «мини-органов» в систему, получившую название «организм-на-чипе».
В лабораториях уже выращивали «мини-мозги», «мини-почки» и «мини-сердца». В других случаях на чипы помещались клетки различных органов. Всё это делалось, чтобы протестировать эффективность и безопасность лекарств. Применялись «органы-на-чипах» и для изучения влияния отдельных привычек (например, курения) на разные типы клеток. К сожалению, получить полную картину при таком подходе было затруднительно.
«Если вы испытываете воздействие препарата исключительно на печень, вы никогда не определите потенциальные побочные эффекты для других органов, — говорит Алекс Скардал (Aleks Skardal), руководитель исследования. — Используя систему «орган-на-чипе», состоящую из множества тканей, вы можете надеяться, что токсические побочные эффекты средства будут выявлены на ранней стадии процесса разработки. Это может спасти множество жизней и сэкономить миллионы долларов».
Для экспериментов учёные из Уэйк-Форест вырастили органоиды — крошечные трёхмерные версии сердца, лёгких и печени — и соединили их в закрытой системе, заполненной специальной жидкостью, богатой питательными веществами. Жидкость должна была имитировать кровоснабжение.
Чтобы определить, насколько точно система воспроизводит хорошо изученные функции органов, исследователи сначала ввели в модель печени токсическую дозу обезболивающего, а затем — другой препарат, предназначенный для борьбы с отравлением. И действительно, «мини-органы» ответили именно так, как и планировалось — и на передозировку, и на лечение.
В следующей серии экспериментов учёные работали уже с целым «организмом-на-чипе». Например, «пациенту» ввели противоопухолевое средство, известное своей способностью повреждать лёгкие. Этот побочный эффект удалось воспроизвести. Но система показала ещё кое-что: биение «мини-сердца» ускорилось, а затем оно полностью остановилось. Ранее этот побочный эффект препарата известен не был. Исследователи полагают, что дело в провоспалительных белках, выработавшихся в «мини-лёгких» и распространившихся по системе.
«Это было совершенно неожиданно. Но обнаруженный побочный эффект мог быть выявлен при помощи новой системы в процессе разработки препарата», — говорит Скардал.
На следующем этапе разработки авторы «органа-на-чипе» планируют повысить быстродействие системы и добавить новые «органы» к «телу».
Результаты исследования опубликованы в издании Scientific Reports.
