В течение многих лет ученые ищут способы минимизировать эксперименты на животных и ускорить процесс клинических испытаний. Одна из альтернатив – эксперименты на живых клетках in vitro, однако их эффективность ограничена из-за трудностей в воспроизведении взаимодействия и взаимосвязей между клетками.
Исследовательские усилия и разработки последнего времени были направлены на создание систем, которые имитируют функционирование органов и тканей при условиях, близких к реальным. Микросреды и микроархитектура, используемые в таких симуляторах, получили название «Орган-на-чипе».
Микрожидкостное устройство, действующее как человеческий гематоретинальный барьер, удалось создать в Барселоне мультидисциплинарной группе ученых из нескольких ведущих биотехнологических и медицинских центров Испании.
Отчет опубликован в журнале «Lab-on-a chip»; разработки такого рода эксперты обычно относят к классу «подтверждение концепции» («концептуальный прототип»), что служит признанием практической применимости проекта.
Устройство содержит несколько функционирующих параллельно блоков, в совокупности имитирующих структуру сетчатки глаза. Три типа ретинальных клеток включают эндотелиальные клетки кровеносных сосудов, нейроны тонких нервных окончаний и собственно пигментированные эпителиальные клетки сетчатки, в основном образующие гематоретинальный барьер, который должны преодолевать лекарства.
Блоки связаны между собой посредством сложнейшей системы расположенных под «клетками» микроканальцев, что позволяет симуляторам клеток передавать сигнальные молекулы и, таким образом, взаимодействовать. Это означает, что клеточная коммуникация и взаимодействие моделируется обменом веществ между взаимосвязанными ячейками, т.е. в точности так, как это имеет место в реальном органе.
«Наиболее релевантная характеристика данной технологии заключается в том, что она имитирует процессы, происходящие в сетчатке in vivo и, следовательно, может стать незаменимым инструментом ускорения экспериментов in vitro. В устройстве моделируется постоянный рост клеток в контакте с жидкостью, как это происходит в сетчатке человеческого глаза. Кроме того, клетки находятся в постоянном тесном взаимодействии посредством химических медиаторов; в частности, это дает возможность увидеть воочию, – что именно происходит в каком-либо типе клеток, когда другой тип поврежден», – говорит Рафаэль Симо (Vall d'Hebron Research Institute).
Согласно опубликованным сведениям, разработанная система позволяет наблюдать повреждающее действие вредоносных условий на сетчатку человеческого глаза или отдельные ее молекулы, а также изучать влияние диабета или гипертензии.
Ранее группой были сконструированы микрожидкостные камеры, моделирующие микроциркуляцию в печени и гематомозговой барьер.
