Может орган

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Что произойдет, когда микротехнологии и биология объединятся? Мы получаем орган на чипе (OOC).

Орган-на-чипе — это уникальная и инновационная технология, целью которой является воссоздание структуры и функций тканей и органов на миниатюрном устройстве или чипе. Сама ткань или орган могут быть созданы инженерно или приобретены естественным путем и выращены внутри микрофлюидного чипа.

Эта технология обещает совершить революцию в биомедицинских исследованиях и стать альтернативой традиционным испытаниям на животных. Однако исследования этой технологии все еще находятся в зачаточном состоянии.

Тестирование на животных уже давно используется в научных исследованиях, а также в косметических испытаниях и разработке лекарств. Однако это вызывает серьезные этические проблемы из-за страданий и вреда, причиненного животным.

Институт Винна/Гарвардский университет

Кроме того, поскольку физиология человека и животных не идентична, существуют ограничения, связанные с использованием животных моделей для людей. Это несоответствие может привести к проблемам при прогнозировании эффективности и безопасности продуктов.

Итак, теперь реальный вопрос заключается в том, является ли технология ООС лучшей заменой испытаний на животных и может ли она ускорить разработку лекарств?

Здесь мы исследуем возможности использования технологии ООС в целях тестирования, направление технологического развития в этой области и ограничения, сдерживающие прогресс.

Технология ООС объединяет микротехнологии, биологию и инженерные принципы для создания функциональных моделей тканей. Эти чипы обычно изготавливаются из прозрачных материалов и состоят из микрожидкостных каналов, выстланных живыми клетками.

Создание ООС-устройств обычно включает изготовление чипа с использованием методов микропроизводства с последующей подготовкой клеточных культур, которые затем интегрируются в микрофлюидные каналы чипа.

Микаэль Хэггстрем, доктор медицинских наук / Wikimedia Commons

Как только образец готов, создается динамическая среда для установления потока жидкости и применяются механические силы, чтобы имитировать среду органа. К устройствам ООС также прикреплены датчики, которые помогают отслеживать различные параметры, такие как жизнеспособность, метаболизм и электрическая активность органа.

Обеспечивая трехмерную среду, имитирующую действие нативных тканей и органов, технология ООС позволяет клеткам взаимодействовать и общаться так же, как они это делают в реальных системах органов.

Грубо говоря, существует два типа ООС-технологий, в зависимости от количества органов на чипе — одноорганные и многоорганные ООС-системы.

Одноорганные системы ООС состоят из одного органа и невероятно полезны для изучения функций отдельных органов. Однако на функцию отдельного органа также влияют другие органы, поэтому крайне важно изучать мультиорганные системы ООС.

Одна из ранних концепций системы нескольких органов на чипе была изучена Кванчаноком Виравайдья, Аароном Сином и Майклом Л. Шулером в 2004 году. Их устройство ООС представляло собой комбинацию четырех отсеков, представляющих легкие, жир, печень и другие ткани. .

NCATS/Викискладе

Однако один из крупнейших прорывов в технологии ООС был осуществлен Дональдом Ингбером из Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете. В 2010 году Ингбер и его команда разработали первое успешно созданное микроинженерное «легкое на чипе».

Но чем технология ООС отличается от традиционных клеточных культур?

Традиционные культуры клеток или тканей используются для выращивания и изучения клеток в лаборатории. Эти методы включают выращивание клеток на двумерных поверхностях, таких как чашки Петри или колбы для клеточных культур, обычно в жидкой среде, содержащей необходимые питательные вещества и факторы роста.

Термин «культура ткани» был придуман американским патологом Монтроузом Томасом Берроузом и существует с 1800-х годов. Однако недавние достижения в технологии ООС позволяют ей превзойти традиционные клеточные культуры во многих различных аспектах.