Narządy na czipie. Jak lekarze mogą wykorzystywać sztuczne organy?

Przedstawiciele Columbia University Irving Medical Center, dzięki współpracy z naukowcami z Columbia Engineering, stworzyli układ złożony z tkanek ludzkiego serca, wątroby, kości, skóry oraz komórek odpornościowych umieszczonych na czipie.

Dzięki tego typu rozwiązaniom możliwe jest testowanie różnych metod leczenia oraz analiza rozwoju chorób. Problem polega jednak na tym, że ludzkie ciało składa się z wielu różnych typów tkanek, które się ze sobą komunikują i wzajemnie wspomagają. Właśnie dlatego całe układy zwane systemami na czipie mogą znacznie wierniej naśladować nasz organizm.

Czytaj też: Drukowanie narządów. Jak daleko jesteśmy?

Imponujące są nie tylko możliwości, jakie zapewnia taki układ, ale również jego kompaktowe rozmiary. Jest on bowiem wielkości szkiełka mikroskopowego i składa się z tkanek ludzkiego serca, kości, wątroby i skóry, przy czym każda z nich jest unikalna pod względem pochodzenia embrionalnego, właściwości strukturalnych i funkcjonalnych. Wymagają także własnego, niezależnego środowiska.

Narządy wykorzystywane przez autorów umożliwiają na przykład testowanie leków

Wszystkie te tkanki są połączone za sprawą naczyniowego przepływu komórek odpornościowych. Członkowie zespołu badawczego użyli też śródbłonków do selektywnego przepuszczania komórek. Wzrost i rozwój poszczególnych typów tkanek zajmował od czterech do sześciu tygodni. Możliwe też było ich utrzymanie w ich własnym środowisku przez kolejny miesiąc.

Jeśli chodzi o potencjalne zastosowania takiego rozwiązania, to autorom udało się między innymi przetestować działanie leku przeciwnowotworowego. Doksorubicyna, bo tak się go nazywa, jest stosowana wśród pacjentów, choć pojawiają się doniesienia o jej niepożądanym działaniu. W związku z tym naukowcy stworzyli nowy model obliczeniowy umożliwiający symulowanie wchłaniania, dystrybucji, metabolizmu i wydzielania leku na wielonarządowym układzie scalonym.

Czytaj też: Dzięki tej metodzie tkanki stają się przezroczyste. To ogromny krok dla medycyny

Jak wyjaśnia Gordana Vunjak-Novakovic, jej zespołowi udało się zidentyfikować wczesne markery molekularne kardiotoksyczności, która jest uznawana za najpoważniejsze działanie ubocznego wspomnianego leku. Wielonarządowy układ scalony wykazał występowanie tej kardiotoksyczności a także kardiomiopatii. Obie zazwyczaj wymagają zmniejszenia podawanych dawek doksorubicyny – w niektórych przypadkach konieczne okazuje się nawet przerwanie terapii.