Разработан чип из двух органов, чтобы ответить на вопросы о ожирении печени

Прочитано: 121 раз(а)


Новый чип, который содержит различные типы клеток в крошечных взаимосвязанных камерах, может позволить ученым лучше понять физиологические и патологические взаимодействия между органами. Платформа интегрированной кишки и печени на чипе (iGLC) была разработана учеными из Института интегрированных наук о клеточных материалах Киотского университета (iCeMS) для улучшения понимания неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП). Исследователи вместе с коллегами из Японии опубликовали свои выводы в журнале Communications Biology.

«НАЖБП поражает значительный процент населения, но эффективные методы лечения не установлены», — объясняет биоинженер iCeMS Кенитиро Камеи, который руководил исследованием. Это связано с тем, что НАЖБП представляет собой сложное состояние, включающее широкий спектр взаимодействий внутри и между кишечником и печенью, известных как ось кишечник-печень. Очень сложно смоделировать эти взаимодействия с помощью животных, таких как мыши, из-за множества различий между видами.

НАЖБП включает накопление жира внутри печени, которое может стать тяжелым. В настоящее время единственным способом лечения тяжелых случаев является трансплантация печени. Ученым нужны более эффективные подходы к изучению состояния, чтобы иметь возможность находить улучшенные варианты лечения.

Это не первый раз, когда ученые разрабатывают платформы «орган-на-чипе» и не первая платформа «кишечник-печень», но предыдущие устройства были несовершенными. Платформа, разработанная Камеем и его коллегами, решает некоторые, но не все проблемы предыдущих попыток.

Ученые протестировали свою платформу iGLC, поместив клетки линии клеток рака печени и линии клеток рака кишечника в отдельные камеры. Камеры соединены крошечными жидкостными каналами со стратегически расположенными клапанами, которые можно открывать и закрывать. Платформа также включает в себя насос для проталкивания жидкости между камерами. Они позволяют жидкой среде проходить через обе камеры, сохраняя при этом отдельные клетки, имитируя кровообращение между кишечником и печенью в организме человека. Это также позволяет ученым вводить в платформу новые вещества, например, свободные жирные кислоты, чтобы проверить их влияние на два взаимодействующих «органа».

Важно отметить, что платформа изготовлена ​​из силиконового материала, называемого полидиметилсилоксаном (ПДМС), который покрыт двумя другими веществами: одно предотвращает поглощение чипом молекул жира, что может повлиять на эксперименты, а другое увеличивает рост клеток .

Значительные изменения в экспрессии генов наблюдались в клетках кишечника и печени , культивируемых на платформе iGLC, по сравнению с теми же клетками, культивируемыми отдельно. Ученые также зафиксировали специфические изменения, происходящие в клетках при введении свободных жирных кислот в течение одного или семи дней. Один день свободных жирных кислот привел к инициированию повреждения ДНК внутри клеток. Семь дней циркулирующих свободных жирных кислот привели к их накоплению в клетках до такой степени, что повреждение ДНК привело к гибели клеток , подобно тяжелым случаям НАЖБП.

Платформа не принимает во внимание влияние кишечных микробов или других факторов на ось кишечник-печень. В экспериментах также использовались линии раковых клеток , которые не представляют всего разнообразия или функциональности клеток в живых тканях человека , но платформа является значительным шагом вперед.

«В дальнейшем мы планируем использовать органоиды печени и кишечника, полученные из стволовых клеток человека, чтобы мы могли исследовать НАЖБП в точно контролируемых условиях, которые более точно имитируют физиологические условия пациентов», — говорит исследователь iCeMS в области машиностроения Йошикадзу Хираи, соответствующий автор исследования.

Разработан чип из двух органов, чтобы ответить на вопросы о ожирении печени



Новости партнеров