Изследователи от Университета в Пиза са създали лабораторен модел на човешко черво, който възпроизвежда не само част от структурата му, но и характерните му движения. Разработката може да помогне за по-точно изследване на чревните заболявания и действието на лекарства, като същевременно намали необходимостта от експерименти с животни.
Моделът е разработен от екипа по биофабрикация на проф. Джовани Воци от Департамента по информационно инженерство и изследователския център „Е. Пиаджо“ на Университета в Пиза, в сътрудничество с учени от „Бригам енд Уиминс Хоспитал“ и Медицинско училище на Харвард в Бостън. Резултатите от изследването са публикувани в списание Results in Engineering.
В основата на разработката стои специално устройство – биореактор, който създава среда, по-близка до тази в човешкото черво, отколкото традиционните лабораторни модели. Системата поддържа жизнеспособността на клетките в продължение на най-малко 28 дни и едновременно с това им осигурява механичните стимули, на които са подложени клетките в организма.
Един от ключовите елементи е възпроизвеждането на перисталтиката – ритмичните неволеви съкращения на чревната стена, които придвижват съдържимото през храносмилателния тракт.
Според изследователите механичното движение не е просто второстепенна особеност на червото. То играе важна роля и за развитието и организацията на чревната тъкан. При подаване на подходящите механични стимули клетките в лабораторния модел спонтанно се организират в триизмерни структури, подобни на чревните власинки.
Това е съществено предимство пред модели, които възпроизвеждат само отделни характеристики на червото. В човешкия организъм клетките постоянно взаимодействат с химична и механична среда, която влияе върху тяхното поведение.
Новият биореактор позволява тези условия да бъдат пресъздадени по-реалистично в лаборатория. Така учените ще могат да изследват по-прецизно как се развиват различни заболявания, как функционира чревната бариера и как действат потенциални лекарства.
Една от целите е технологията постепенно да допринесе и за ограничаване на експериментите с животни. По-реалистичният модел на човешкото черво би могъл да даде възможност част от изследванията на заболявания и медикаменти да се извършват директно върху човешки клетки в лабораторни условия.
Системата има модулна конструкция и сравнително ниски разходи за изработване, което според екипа улеснява бъдещото ѝ приложение. Разработката вече е патентована.
Следващата стъпка е изкуственият модел на червото да бъде свързан с други биологични модели. Изследователите планират да го интегрират с вече разработен от тях модел на чревната микробиота.
В по-далечна перспектива учените искат да създадат лабораторна система, която да пресъздава връзката между микробиотата, червата, сърцето и мозъка. Това би позволило да се изследва по-добре как процесите в червата могат да участват в развитието и прогресирането на сърдечносъдови и невродегенеративни заболявания.
Коментари