Ученые разработали трехмерный «сердце-на-чипе» (HOC), который с беспрецедентной точностью имитирует ткани человеческого сердца, что может революционизировать тестирование сердечно-сосудистых препаратов и лечение сердечных заболеваний. Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире, и эта технология решает критическую проблему: сложность безопасного тестирования лекарств и понимания реакции сердца без риска для человеческой жизни.
Проблемы Существующих Методов Тестирования
Традиционно оценка влияния лекарства или болезни на сердце требует либо использования животных моделей (которые не всегда хорошо переносятся на людей), либо проведения клинических испытаний на реальных пациентах. Эта новая HOC предлагает компромисс: функциональную, бьющуюся ткань сердца, созданную в лаборатории, которая может предсказуемо реагировать на лекарства. Ключевая инновация заключается в ее способности отслеживать активность как на уровне всей ткани, так и на клеточном уровне в режиме реального времени.
Предыдущие HOC не обладали такой высокоточной сенсорной системой, что означало, что они не могли надежно обнаруживать тонкие изменения в отдельных клетках сердца – критический фактор, поскольку многие сердечные заболевания начинаются с дисфункции на микроскопическом уровне.
Как Работает «Сердце-на-Чипе»
Исследовательская группа из канадских институтов создала HOC, используя клетки сердечной мышцы и соединительной ткани, взятые у крыс. Эти клетки были встроены в гелевую матрицу, способствующую росту, и засеяны на гибкие кремниевые чипы. Система включает два типа датчиков:
- Макро-датчики: Эластичные столбики деформируются с каждым ударом сердца, измеряя общую сократительную силу.
- Микро-датчики: Крошечные гидрогелевые капли (размером 50 микрометров) фиксируют локальные механические напряжения на клеточном уровне.
Эта двойная сенсорная платформа позволяет ученым видеть, как клеточные силы влияют на поведение ткани, включая рост, заживление и даже прогрессирование рака. Команда успешно продемонстрировала функциональность HOC, обработав ее норадреналином (для повышения активности сердца) и блеббистатином (для ее снижения), оба из которых вызвали ожидаемые реакции.
Почему Это Важно: Прецизионная Медицина для Сердечных Заболеваний
Этот прорыв имеет немедленные последствия для разработки лекарств. HOC теперь можно использовать для скрининга соединений перед проведением клинических испытаний на людях, что ускоряет процесс и снижает риски. Что еще более важно, это открывает двери для персонализированной медицины : возможности тестировать собственные клетки пациента на различные методы лечения, чтобы определить наиболее эффективный вариант перед назначением лекарства.
“Этот прорыв приближает нас еще ближе к настоящей прецизионной медицине”, — говорит Хоуман Саводжи, ведущий исследователь. “Предоставляя нам возможность выявить наиболее эффективное лекарство для каждого человека еще до начала лечения”.
Будущие Направления
Команда планирует моделировать конкретные сердечные расстройства, такие как дилатационная кардиомиопатия и аритмии, используя клетки пациентов с этими состояниями. Это позволит проводить более реалистичные испытания и потенциально приведет к целенаправленным методам лечения. «Сердце-на-чипе» представляет собой значительный шаг к будущему, где лечение сердечных заболеваний будет адаптировано к индивидуальным потребностям, улучшая результаты и снижая глобальное бремя сердечно-сосудистых заболеваний.
