Разработана первая персональная дышащая модель «лёгкое-на-чипе» на основе клеток одного пациента

Специалисты лондонского Института Фрэнсиса Крика в партнерстве со швейцарской компанией AlveoliX представили инновационную «дышащую» систему «легкое на чипе», полностью сконструированную из биоматериала единственного донора. Данная разработка открывает широкие перспективы в исследовании патологий вроде туберкулеза и создании высокоточных персонализированных методов терапии.

Устройство представляет собой микрофлюидную платформу, детально воспроизводящую анатомию и физиологию легочной ткани. Ключевым преимуществом перед аналогами является применение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК — зрелых клеток, возвращенных в эмбриональное состояние для последующей дифференцировки в любые ткани), взятых у одного человека. Такой подход гарантирует создание генетически однородной микросреды, аутентично отражающей биологические особенности конкретного пациента.

«В условиях острого дефицита альтернатив вивисекции, методики «орган на чипе» обретают критическую значимость. Они позволяют реконструировать человеческие биологические системы, нивелируя межвидовые различия в строении легких, составе иммунитета и механизмах протекания болезней», — подчеркнул руководитель профильной лаборатории Макс Гутьеррес, выступивший старшим автором проекта.

Технология AlveoliX воссоздает дыхательный цикл посредством циклического трехмерного растяжения мембраны, имитирующего расширение и сжатие легких. Эта механическая стимуляция критична для формирования микроворсинок — структур, необходимых для нормального газообмена. Для моделирования инфекционного процесса в систему внедряют макрофаги того же донора и возбудителей туберкулеза, что позволяет анализировать патогенез в рамках единого генотипа.

Исследователи смогли зафиксировать появление «некротических ядер» — агрегатов погибших иммунных клеток — за пять суток до того, как произошел критический прорыв легочного барьера.

«Туберкулез характеризуется латентным течением: от момента инвазии до манифестации симптомов могут пройти месяцы. Поэтому понимание молекулярных процессов на ранних стадиях имеет решающее значение», — поясняет ведущий автор исследования научный сотрудник Яксон Лук.

Несмотря на текущий фокус на туберкулезе, научная группа намерена адаптировать платформу для изучения гриппа, COVID-19 и онкологических заболеваний дыхательных путей.

Источник: iXBT