Ученые вырастили на чипе точную копию легкого человека для борьбы с туберкулезом
Впервые создана дышащая модель легкого, полностью основанная на клетках одного человека. Об этом сообщили 1 января исследователи из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне и швейцарской компании AlveoliX. Данная разработка представляет собой «легкое-на-чипе» — миниатюрную систему, которая в точности повторяет ключевые функции человеческих альвеол, включая механическое движение при дыхании.
Особенностью новой модели является использование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC), полученных от одного донора. Это позволило создать генетически идентичную клеточную экосистему, свободную от проблемы «несовпадения» клеток из разных источников, которая ограничивала предыдущие версии подобных технологий. Как отметил Макс Гутьеррес, руководитель лаборатории взаимодействия патогена и хозяина при туберкулезе в Институте Крика, такой подход важен для воссоздания человеческих физиологических систем без использования животных, анатомия и иммунный ответ которых значительно отличаются от наших.
Модель помещена на специальный чип, который с помощью ритмичного трехмерного растяжения имитирует движения дыхания. Это механическое напряжение критически важно для правильного формирования клеточных структур, в частности микроворсинок, необходимых для функционирования легких. Для изучения туберкулеза на чип добавили иммунные клетки (макрофаги) того же донора и ввели бактерии. В результате ученые смогли в реальном времени наблюдать ранние, ранее скрытые этапы инфекционного процесса, включая образование «некротических ядер» — скоплений погибших иммунных клеток — за несколько дней до разрушения легочного барьера.
По словам Джексона Лука, постдокторанта лаборатории, туберкулез развивается медленно, и между заражением и симптомами могут пройти месяцы, поэтому возможность увидеть начальные стадии болезни крайне ценна. Новая технология открывает путь к персонализированной медицине, позволяя тестировать эффективность различных методов лечения, например антибиотиков, на модели с конкретным генетическим профилем. В перспективе метод может быть применен для исследования других респираторных заболеваний, таких как грипп, COVID-19 и рак легких.
Результаты работы в научном журнале Science Advances.