"Serce na chipie". Pomoże w walce z najczęstszą przyczyną zgonów
Naukowcy z Kanady opracowali trójwymiarowe "serce na chipie", które może stać się przełomem w walce z najczęstszą przyczyną zgonów na świecie, czyli chorobami układu krążenia. Urządzenie pozwala obserwować pracę mięśnia sercowego w czasie rzeczywistym, reagując na leki i bodźce w sposób zbliżony do naturalnego serca człowieka, bez narażania pacjentów.
Organy na chipie to innowacyjna technologia wykorzystująca mikrochipy z ludzkimi komórkami do naśladowania funkcji kluczowych narządów, w tym wątroby, płuc czy serca. Pozwalają na precyzyjne testowanie leków i kosmetyków, ograniczając eksperymenty na zwierzętach i oferując wyższą predykcyjność reakcji ludzkich.
Innowacyjne serce na chipie
Kanadyjscy naukowcy pochwalili się właśnie swoim osiągnięciem w temacie, a mianowicie trójwymiarowym sercem na chipie, gdzie kluczową innowacją jest podwójna platforma sensoryczna, umożliwiająca monitorowanie aktywności serca zarówno w skali makro, jak i mikro - dosłownie na poziomie pojedynczych komórek mięśnia sercowego, co jest o tyle istotne, że wiele chorób serca wynika z nieprawidłowego funkcjonowania kardiomiocytów, czyli podstawowych jednostek kurczliwych mięśnia sercowego.
Poprzednie wersje serc na chipie nie posiadały tak precyzyjnych sensorów, obecne pozwala zaś naukowcom mierzyć siłę skurczu tkanek i lokalne naprężenia komórkowe, co ma kluczowe znaczenie dla badań nad niewydolnością serca, regeneracją mięśnia sercowego, a nawet badaniami nad rakiem.
Jak powstało serce na chipie?
Badacze wykorzystali komórki mięśnia sercowego oraz komórki tkanki łącznej pobrane od szczurów. Umieszczono je w żelowej macierzy bogatej w białka włókniste i substancje odżywcze, a następnie zasiano na elastycznych silikonowych chipach. W serca wbudowano dwa rodzaje sensorów:
- makroskalowe - tkanka sercowa osadzona między dwoma elastycznymi słupkami, których odkształcenia odpowiadają sile skurczu całej tkanki.
- mikroskalowe - hydrożelowe mikrosensory o średnicy zaledwie 50 μm, rozmieszczone w tkance, mierzą lokalne naprężenia w pojedynczych komórkach.
Testy farmakologiczne i reakcje na leki
Aby sprawdzić działanie serca, naukowcy podali dwa dobrze znane leki. Norepinefryna (noradrenalina) zwiększała aktywność serca, natomiast blebbistatin hamował kurczliwość. System zareagował zgodnie z oczekiwaniami, co pokazuje, że technologia może przewidywać, jak serce reaguje na różne substancje.
Możliwość obserwowania reakcji tkanki w czasie rzeczywistym to ogromna zaleta dla badań przedklinicznych i translacyjnych
Następnym krokiem jest tworzenie tkanek sercowych z komórek pacjentów z konkretnymi schorzeniami, jak kardiomiopatia rozstrzeniowa czy arytmie. W dłuższej perspektywie serce na chipie może pozwalać lekarzom na testowanie leków na własnych komórkach pacjenta, zanim zostaną przepisane, co znacząco zwiększa skuteczność i bezpieczeństwo terapii. Jak podsumowuje Houman Savoji, starszy autor pracy i inżynier biomedyczny: "Ten przełom przybliża nas do prawdziwej medycyny precyzyjnej, umożliwiając dobór najbardziej efektywnego leku dla każdej osoby, zanim rozpocznie się leczenie".
