674. Живой-неживой человек

Искусственный человек на чипе изменит фармацевтику

Мария СотсковаВиталий Кавтарадзе
Вы когда-нибудь задумывались о технологии производства фармацевтических препаратов? От разработки до внедрения лекарства проходят долгий путь — от химической формулы до успешного маркетингового проекта. Но самый сложный и этически спорный момент — это тестирование на животных и дальнейшие испытания на людях. Для тестов обычно используют мышей, ибо их геном весьма близок к человеческому, но все же некоторые специфические реакции проследить не удается.

Дизайн подложки ПДМС последнего поколенияДизайн подложки ПДМС последнего поколения
1. В зависимости от задач ячейки могут содержать клетки почки, сердца, мозга, кожи, легких, или в них могут быть установлены оптические или электрохимические сенсоры. 2. Клетки кишечника. 3. Клетки печени. 4. Расширительная камера. 5. Канал для обогащения углекислым газом. 6. Клапаны микронасоса и клапаны резервуаров смены среды.

С точки зрения конструкции чип Homunculus выглядит простым, но эта простота кажущаяся. Почти каждый его компонент изготавливается с помощью самых современных технологий, таких как литье под давлением и активация плазмой.

В качестве альтернативы испытаниям на животных в последние годы стала активно применяться технология тестирования на отдельных клеточных культурах. Однако, хотя эта методика снимает этическую проблему, она не дает системного подхода к исследованиям. Ведь препарат, призванный, например, лечить печень, может пагубно сказываться на желудке и почках или даже вызывать смертельно опасную реакцию иммунной системы. Выход из патовой ситуации ученые ищут на стыке биологии и высоких технологий.

Дорога в Россию

«Популярная механика» побывала в лаборатории московского научно-технического центра «БиоКлиникум», где с 2008 года ведется уникальный проект создания «искусственного человека» Homunculus под руководством члена-корреспондента РАН Александра Тоневицкого. Идея проста и от этого еще более гениальна: разместить на пластине площадью с кредитную карточку клетки человека и объединить их системой «сосудов» в подобие живого организма.

По доступности и релевантности результатов исследования с помощью Homunculus представляются оптимальным компромиссом между испытаниями на людях и тестами на 3D-культурах и животных. Хотя, разумеется, испытания на биореакторе не призваны полностью заменить другие виды тестов.

Идея такого биореактора зародилась сравнительно недавно: в 2007 году появились первые работы немецких ученых во главе с Уве Марксом, в которых высказана идея расположить рядом клетки нескольких типов, чтобы смоделировать их взаимодействие. С тех пор множество лабораторий по всему миру начали по‑своему решать эту проблему, однако большинству специалистов удалось создать лишь узкоспециализированные системы. В лаборатории Кае Сато с факультета прикладной биохимии Токийского университета (Япония) изучается взаимодействие раковых клеток опухолей с другими тканями, Дональд Имбер (Институт Вайса, США) создает филигранную модель «легкого на чипе», способную к сокращениям и естественному газообмену.

Идея создания отдельных макетов быстро перерастает в концепцию полноценной живой модели человека, и Уве Маркс с командой ученых из лаборатории TissUse обращается к своему бывшему научному руководителю Александру Тоневицкому, руководителю НТЦ «БиоКлиникум». Так началась история российского проекта «Человек на чипе», который на данный момент располагает единственными в мире рабочими образцами системы.

Сердце биореактора — чип с ячейками для клеток — представляет собой сэндвич из поликарбоната, полидиметилсилоксана (ПДМС) и стекла, соединенных весьма неочевидными высокотехнологичными способами.

Технология объединяет в себе достижения самых разных наук, в НТЦ работают микробиологи, химики, физики, программисты и инженеры. «Здесь у нас есть все необходимое: стерильные ПЦР-боксы, печь с плазмой низкого давления, мастерская, оснащенная новейшими инструментами, в том числе 3D-принтером, лазерным гравером и станками с компьютерным управлением», — не без гордости рассказывает наш гид Дмитрий Сахаров, директор проекта Homunculus. В таких условиях группа талантливых молодых ученых создает будущее медицины — маленьких «человечков» на стекле и пластике, которые призваны спасать множество жизней.

1. Силиконовый слой служит кровеносной системой чипа и содержит рисунок из мельчайших каналов глубиной всего 100 мкм. Чтобы изготовить его, в металлическую форму с выпуклым рисунком (те самые 100 мкм) закладывают пластину из поликарбоната. Форма закрывается, в нее вставляются воронки с ПДС, и вся конструкция отправляется в подогреваемую центрифугу, тоже разработанную в центре. Там силикон разогревается до 70 градусов, становится жидким и легко занимает свое место между формой и пластинкой.

Плоть и кровь

Платформа Homunculus состоит из клеточного чипа и блока управления, который отслеживает ход эксперимента и поддерживает жизнь маленького человечка. На чипе размещаются культуры клеток, в первую очередь те, через которые тестируемое вещество будет попадать в организм, а также те, на которые оно должно воздействовать

https://www.popmech.ru/science/54570-gomunkul-chelovek-na-stekle/?utm_source=email_pm-editorial&utm_medium=email&utm_campaign=20160817_daily&utm_content=title_3

Добавить комментарий

Кто хочет помочь спасти Человечество от исчезновения во вселенной, регистрируйтесь на сайте mirah.ru!🙂