07.04.2012

Построен кишечник человека на чипе

Крохотный полуживой аппарат призван значительно ускорить биомедицинские исследования. С его помощью учёные намерены моделировать различные кишечные расстройства и проверять действие экспериментальных лекарств.

Специалисты из института бионики Вайса создали устройство, которое в миниатюре воспроизводит структуру, физиологию и механику человеческого кишечника, в том числе – рост нормальной микрофлоры внутри него.

В центральной камере чипа на гибкой пористой мембране исследователи разместили внеклеточный матрикс и вырастили один слой эпителиальных клеток кишечника человека. Они смоделировали кишечный барьер.

Данная мембрана была закреплена на боковой стенке, способной растягиваться и сжиматься с помощью подключённого вакуумного насоса. Такая циклическая деформация имитировала волнообразные перистальтические движения, которые перемещают пищу по желудочно-кишечному тракту. В данных условиях, сообщают авторы работы, эпителий создал плотный барьер с крохотными складками, напоминающими таковые в настоящем кишечнике.

На поверхности культивированных клеток биологам также удалось вырастить бактерии, типичные для кишечного тракта человека. Причём опыты показали, что эти бактерии, как и в настоящем кишечнике, влияют на работу органа. И эти микробы смогли оставаться в чипе больше недели без всякого вреда для себя или человеческих клеток.

Наконец, новая схема воспроизвела интерфейс между разными тканями кишечника, позволяющий двум разным жидкостям независимо протекать выше и ниже слоя клеток. Так была сымитирована рабочая среда на одной стороне кишечной стенки и поток крови, бегущий через капилляры — на другой.

По мнению разработчиков, новый прибор является более точной альтернативой нынешним лабораторным методам имитации кишечника – клеточным культурам в чашках Петри или животным-моделям.

Кишечник на чипе поможет смоделировать многие аспекты метаболизма в такой сложной системе, различные отклонения в работе органа, а также поможет проверить токсичность или действенность тех или иных препаратов, их динамику.

Добавим, что полимерный и отчасти живой мини-кишечник создан в рамках более крупного институтского проекта под названием «Орган на чипе». Его первенцем были лёгкие на чипе, представленные в 2010 году.

Сейчас же в разработке института Вайса находятся комбинированная микромашина «сердце — лёгкие» и селезёнка на чипе, передаёт Gizmag. Ну а детали строения нынешнего прибора можно найти статье в журнале Lab on a Chip.

Леонид Попов

Источники:

1. MEMBRANA