Чтобы преодолеть последнее, ученые разрабатывают системы, имитирующие функции тканей и органов в условиях, очень близких к реальности. Эти типы устройств, называемые «Орган-на-чипе», включают в себя микросреду и микрочипы, чтобы имитировать живые органы и ткани.
Группа ученых из Барселоны разработала микрожидкостное устройство, имитирующее гемато-ретинальный барьер человека. Ученые из группы биомедицинских приложений Института микроэлектроники Барселоны (IMB-CNM) Испанского совета по научным исследованиям (CSIC), CIBER-BBN и из группы диабета и метаболизма Исследовательского института Валль д’Эброн. (VHIR), СИБЕРДЕМ — Институт здоровья Карлоса III и Автономный университет Барселоны (UAB).
Исследование, представленное на обложке журнала Lab-on-a-chip, является тем, что эксперты технически называют «доказательством концепции», то есть демонстрирует осуществимость конструкции, придуманной учеными.Имитация структуры гемато-ретинального барьера
Хосе Йесте, ученый CSIC из IMB-CNM и из отдела микроэлектроники и электронных систем UAB и главный автор исследования, объясняет, что устройство состоит из нескольких параллельных отсеков, расположенных так, чтобы имитировать структуру слоя сетчатки. В каждом отсеке культивировался тип клеток: эндотелиальные клетки (которые представляют собой капиллярные сосуды, переносящие кислород и питательные вещества), нейрональные клетки (которые образуют нейроретину) и пигментированные эпителиальные клетки сетчатки, которые образуют внешний слой кровеносной ткани сетчатки. барьер.Отделения связаны между собой сеткой микроканавок под клетками, с помощью которых клетки могут обмениваться сигнальными молекулами и, следовательно, общаться между собой. В результате вещества, вырабатываемые одними клетками, могут достигать других клеток, создавая клеточную связь и взаимодействие, как в живом органе.
Кроме того, устройство позволяет подвергать эндотелиальные клетки определенным механическим условиям, например, вызванным кровотоком.Как объясняет Роза Вилла, ученый CSIC и руководитель группы биомедицинских приложений, «в живом организме эндотелиальные клетки, покрывающие внутренние стенки кровеносных сосудов, подвергаются механическому воздействию кровотока. В культурах клеток, где это происходит. состояние не воспроизводится, можно сказать, что клетки похожи на «сонливые» и не реагируют, как в реальных условиях ».
Рафаэль Симо, возглавляющий группу по диабету и метаболизму в Исследовательском институте Валль д’Эброн (VHIR), говорит: «Самая важная характеристика этой технологии заключается в том, что она имитирует то, что происходит« in vivo »в сетчатке, и поэтому может быть важным инструментом. для ускорения экспериментов in vitro. На устройстве клетки постоянно растут в контакте с жидкостью, как это происходит в сетчатке человека.
Кроме того, клетки поддерживают тесное взаимодействие между собой с помощью химических медиаторов, что позволяет видеть, что происходит в типе клетки, когда другой тип клетки поблизости поврежден. Кроме того, можно измерить электрическое сопротивление для оценки функциональности нейронов сетчатки ".Ученые проверили правильное формирование гемато-ретинального барьера, оценивая его проницаемость, электрическое сопротивление и экспрессию некоторых белков плотных контактов между клетками, которые проявляются, когда клетки устанавливают барьерную функцию.
Тесты были разработаны для проверки того, был ли барьер сформирован должным образом, но с сохранением естественной проницаемости для прохождения питательных веществ и кислорода, а также чтобы выяснить, контактируют ли и взаимодействуют ли клетки.Ученые говорят, что это устройство можно использовать для изучения воздействия молекул или условий на сетчатку глаза человека. Команда также хочет использовать устройство для изучения диабетической ретинопатии, болезни, причины и прогрессирование которой еще не совсем понятны.
Ранее группа под руководством Розы Вилья из Института микроэлектроники в Барселоне (IMB-CNM) CSIC действительно создала устройство, имитирующее гематоэнцефалический барьер.Кроме того, они разработали микрофлюидную камеру (Liver-on-a chip), которая имитирует микроциркуляцию в печени.
В данном случае они разработали и изготовили устройство вместе с учеными IDIBAPS.