Технология «органов на чипе» (organ-on-a-chip, OoC) стремительно выходит на передний план биомедицинских исследований. Эти миниатюрные устройства, размером с флешку, создаются на основе микрофлюидных платформ и выстланы живыми человеческими клетками. Они имитируют структуру и физиологические процессы реальных органов и позволяют моделировать болезни, тестировать лекарства и разрабатывать точечную терапию — без использования животных моделей.
Недавно Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) объявило о планах поэтапного отказа от тестирования на животных в разработке лекарств, включая моноклональные антитела. Это решение усилило интерес к OoC-технологиям как к более точным и этически приемлемым инструментам доклинических исследований. Ниже — самые заметные достижения последних месяцев.
Костный мозг на чипе: новый взгляд на трансплантацию
Учёные из Пенсильванского университета и Детской больницы Филадельфии разработали функциональную модель костного мозга на чипе, способную воспроизводить гематопоэз — процесс образования клеток крови.
Устройство содержит камеры с внедрёнными стволовыми клетками в гидрогеле, имитирующем развитие костного мозга у эмбриона. Инженерные капилляры обеспечивают поступление зрелых клеток в питательную среду. Такая модель позволяет изучать влияние химио- и радиотерапии на кроветворение, а также тестировать стратегии трансплантации гемопоэтических стволовых клеток.
Женское здоровье: cervix-on-a-chip и бактериальный вагиноз
Исследователи из Института Висса при Гарварде и Калифорнийского университета в Дейвисе создали модель шейки матки на чипе для изучения бактериального вагиноза — инфекции, от которой страдает каждая четвёртая женщина репродуктивного возраста.
Модель воспроизводит взаимодействие эпителия, слизи и микробиоты, приближая её к физиологическим условиям. Это позволяет не только изучать патогенез БВ, но и тестировать живые биотерапевтические препараты. В будущем cervix-on-a-chip можно будет интегрировать с vagina-on-a-chip для комплексных исследований репродуктивного тракта.
Лёгкие на чипе и «вентиляторные травмы»
Механическая вентиляция при остром респираторном дистресс-синдроме (ОРДС) или COVID-19 спасает жизни, но может повреждать ткани лёгких. Учёные из Университета штата Огайо разработали чип, имитирующий микросреду лёгких при искусственной вентиляции.
На нанофиброзной мембране вырастили лёгочные клетки, подвергнутые циклам давления, имитирующим ИВЛ. Эксперименты подтвердили: основное повреждение вызывает не давление, а коллапс и повторное открытие альвеол. Эта модель открывает путь к поиску средств защиты лёгочной ткани во время вентиляции.
Почечные модели для оценки токсичности и терапии
Исследователи из Киотского университета создали проксимальный почечный каналец на чипе на основе органоидов из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Эти модели успешно воспроизводят ключевые функции канальцев и экспрессию почечных транспортеров.
Технология позволяет тестировать лекарственные взаимодействия и подбирать персонализированную терапию с учётом рисков нефротоксичности. Применение клеток конкретного пациента делает такие системы особенно ценными для индивидуальной медицины.
Сосудистые сети нового поколения
Финская команда из Университета Тампере разработала открытую платформу, позволяющую соединять две независимые, но взаимосвязанные сосудистые сети. Новая архитектура упрощает поступление кислорода и питательных веществ и позволяет соединять различные типы клеток — например, печёночные и жировые.
Этот подход делает возможным исследование межорганных взаимодействий, метаболических расстройств и побочных эффектов лекарств на уровне тканевых связей.
Инновации в сфере орган-на-чипе меняют фундаментальные подходы к разработке лекарств. Такие модели приближают науку к этичному и предсказуемому доклиническому этапу, где будут учитываться особенности организма конкретного пациента, а не обобщённые реакции животных.
От миниатюрного лёгкого до сложного костного мозга — исследователи создают лабораторные двойники человеческих органов, чтобы лучше понять, как работают болезни, и как с ними бороться. И хотя технология пока не заменит клинических испытаний, она уже сейчас даёт ключ к медицине будущего — более персонализированной, этичной и технологичной.
