Вот миниатюрное сердце, которое действительно бьётся. Клянусь. Под флуоресцентным светом калифорнийской лаборатории фрагмент человеческой ткани пульсирует регулярно. Он размером с ноготь, но воспроизводит ритм, сокращение и кровоток. Это… сердце на чипе (Heart-on-a-Chip), микрофизиологическая система, имитирующая работу сердца в масштабе.
Он создан для наблюдения за реакцией клеток на новые методы генной терапии без необходимости проведения инвазивных экспериментов. официальные новости Разработанная в Беркли модель использует микрофлюидные каналы и трехмерные мышцы сердечных клеток. И это выглядит действительно очень многообещающе.
Проблема доставки
В течение многих лет кардиологическая медицина пыталась доставить лекарства в сердечную мышцу. липидные наночастицы (ЛНЧ), те же самые, которые используются в вакцинах мРНК, являются отличными векторами для печени и легких, но с сердцем они терпят неудачу: эндосома (которая немного похожа на «таможню» клеток) удерживает и разрушает терапию прежде, чем она успевает подействовать.
Сложность выхода из эндосом представляет собой узкое место для генной терапии сердца. Но теперь ситуация может измениться.
Тест «сердце на чипе»
Группа ученых под руководством Калифорнийского университета в Беркли, Институтов Гладстона и Калифорнийского университета в Сан-Франциско синтезировала наночастицы, покрытые кислоторазлагаемым полиэтиленгликолем, который растворяется при клеточном pH и высвобождает терапевтическую мРНК.
В сердце на чипе эти частицы перемещались по жидкостным каналам толщиной меньше волоса, имитируя плотность сердечной ткани. Что же получилось? Некоторые из них преодолели барьер и высвободили мРНК прямо внутри сократительных клеток. исследование Статья опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.
Модель, которая имитирует и понимает
«Наша платформа позволяет нам быстро находить эффективные наночастицы для сердца, сокращая время и затраты на разработку», — объясняет Кевин Хили, профессор биоинженерии и материаловедения Калифорнийского университета в Беркли.
Трёхмерные модели сердечной ткани воссоздают давление и клеточные взаимодействия, которые не может воспроизвести двумерная модель. Каждый чип становится микроорганом, который совершает ошибки, исцеляется и обучается, не покидая лабораторию.
Сочетание микрофлюидики и тканевой инженерии позволяет нам тестировать различные варианты наночастиц и прогнозировать их поведение в организме. Это ускоряет биологические испытания и многое другое.
Мы уже обсуждали тему органов на чипах, и я хотел бы подчеркнуть один важный для меня аспект: помимо прочих преимуществ, эта технология может заменить животные модели.
От сердца на чипе к настоящему сердцу
После тестирования на чипе исследователи повторили эксперимент на мышах: наночастицы проникли в ткань и доставили мРНК в клетки сердца, не причинив им никакого вреда. Это первый случай, когда невирусный вектор продемонстрировал такую эффективность в одной из самых сложных мышц человеческого организма.
Как уже упоминалось, мы с большим интересом следим за развитием чиповых технологий, особенно в области кардиологии: не далее как год назад я рассказывал вам об этом. «мини-чипа», который ускоряет диагностику сердечного приступаСердце на чипе является частью более широкой парадигмы персонализированной медицины.
Искусственное сердцебиение, возвращающее жизнь
Парадокс (поэтический, если хотите) заключается в том, что устройство из стекла и силикона может вернуть человечность сердцу. Если до сих пор биотехнологии пытались имитировать жизнь, то теперь они начинают предлагать инструменты для её восстановления. Сердце на чипе — это точка соприкосновения инженерии и биологии, где миниатюризация становится актом исцеления.
Да, сэр: путь к эффективной генной терапии сердечной недостаточности лежит через постукивание кусочка ткани по стеклянной пластине. Никаких обещаний, просто факт: чтобы понять человеческое сердце, мы должны сначала создать такое, которое сможет самовосстанавливаться.
