Ученые создали функционирующие микрокопии человеческих органов
Крошечные, упрощенные органы, выращенные в лаборатории — известные как органоиды — могут потенциально сделать исследование и разработку лекарств намного более быстрым процессом.
Ученым удалось создать человеческое «тело на чипе», состоящее из нескольких живых тканей в микроскопическом масштабе.
Его называют самой совершенной лабораторной моделью человеческого тела, и оно может оказаться неоценимым в разработке новых лекарств, прежде чем они будут использованы на реальных людях.
Крошечные органоиды — размером примерно в одну миллионную часть их реальных аналогов — по сути, являются испытательным полигоном для исследователей, стремящихся разрабатывать лекарства и бороться с болезнями. Это последний шаг в длинной серии достижений в способности воспроизводить мельчайшие модели частей человеческого тела в лабораторных условиях.
Подобные схемы взаимосвязанных органоидов уже использовались для точного воспроизведения результатов по лекарствам, которые оказались слишком токсичными, чтобы оставаться на рынке; метод может выявить проблемы, не обнаруженные в тестах, проводимых на животных или на клетках, культивируемых в чашках Петри.
Новая увеличенная версия представляет больше моделей органов, повышая шансы улавливать опасные побочные эффекты.
«Создание микроскопических человеческих органов для тестирования лекарств стало логическим продолжением нашей работы по созданию органов человеческого масштаба», — говорит ученый-медик Томас Шупе из Института регенеративной медицины Уэйк Форест (WFIRM).
«Многие из тех же технологий, которые мы разработали на человеческом уровне, в том числе очень естественная среда, в которой живут клетки, также дали превосходные результаты при сжимании до микроскопического уровня».
Шупе и его коллеги использовали то, что они описывают как «набор инструментов биотехнологических методов», чтобы создать миниатюрные органы, которые включают в себя человеческий мозг, сердце, печень, легкие, сосудистую сеть и толстую кишку.
Каждый органоид начинался с крошечного образца человеческих тканевых клеток и стволовых клеток, которые затем превращались в крошечные органы. Они имитируют многие функции реального органа, который они копируют, и могут включать клетки кровеносных сосудов, иммунные клетки и фибробласты соединительной ткани.
Полдюжины уменьшенных органов были собраны в непосредственной близости, чтобы представить упрощенное человеческое тело, позволяя исследователям увидеть, как различные части нашей анатомии могут реагировать в комбинации, когда применяются определенные лекарства. Это понимание может быть неоценимым.
«Мы знали, что нам нужно включить все основные типы клеток, которые присутствовали в исходном органе», — говорит инженер-биомеханик Алекс Скардал из Университета штата Огайо. «Чтобы смоделировать различные реакции организма на токсичные соединения, нам нужно было включить все типы клеток, которые вызывают эти реакции».
Органоиды, разработанные командой, могут дать жизнь тестам, которые ранее проводились с 2D-образцами тканей, предоставляя экспертам более полное и реалистичное представление о воздействиях, которые может оказать конкретное лекарство.
Учитывая, что из доклинических испытаний, поступающих на рынок, только 1 из 5000 лекарств выходит на рынок, процесс разработки лекарств обладает широкими возможностями для повышения эффективности и безопасности.
Мы могли бы получать новые лекарства быстрее, с меньшими затратами и без особой (или какой-либо) потребности в тестировании на животных, если бы разрабатывалось реалистичное моделирование на людях, на основе органоидов.
«Самая важная способность системы тканей человеческого органа — это способность определять, является ли лекарство токсичным для человека на очень ранней стадии развития, и его потенциальное использование в персонализированной медицине», — говорит уролог Энтони Атала из WFIRM.
«Отказ от проблемных лекарств на ранних стадиях разработки или лечения может буквально сэкономить миллиарды долларов и потенциально спасти жизни».
Исследование было опубликовано в Biofabrication.
