Ученые Сеченовского Университета представили уникальную лабораторную модель печени, способную воспроизводить реакции человеческой ткани на воздействие лекарственных препаратов. Результаты их работы были опубликованы в научном журнале Bioprinting и могут существенно изменить подходы к тестированию лекарств и изучению заболеваний печени.
В основе новой конструкции лежат сфероиды, состоящие из трех типов клеток: гепатоцитоподобной линии HepG2, эндотелиальных клеток и мезенхимальных стромальных клеток. Для создания модели ученые поместили эти клеточные агрегаты в гидрогель, содержащий компоненты матрикса печени овцы. Это обеспечило более естественное поведение клеток и позволило создать трехмерную конструкцию, известную как «печень-на-чипе», с использованием технологии 3D-биопечати.
В течение трех недель культивирования данная система показала активный рост и формирование структур, напоминающих элементы сосудистой сети, а также продемонстрировала высокую жизнеспособность и стабильную работу основных функций печени. В частности, модель начала вырабатывать альбумин и альфа-1-антитрипсин — ключевые белки, по которым оценивается функциональность гепатоцитов.
Заведующая лабораторией прикладной микрофлюидики и доцент Института регенеративной медицины Анастасия Шпичка отметила: «Мы стремились создать модель, которая одновременно будет масштабируемой, стандартизируемой и при этом максимально физиологичной. Включение децеллюляризованного матрикса и нескольких типов клеток позволило приблизить архитектуру и функции к нативной ткани печени».
Важным аспектом исследования стало сравнение новой конструкции с традиционными сфероидами, которые выращиваются без матрикса. Хотя такие модели широко используются, со временем в них формируется некротическое ядро, а клетки испытывают дефицит кислорода и питательных веществ. В отличие от них, «печень-на-чипе» сохраняла более высокую метаболическую активность и продемонстрировала более физиологичную реакцию на различные гепатотоксичные и противоопухолевые препараты, такие как ацетаминофен (парацетамол), диклофенак, доксорубицин и цисплатин.
Анастасия Шпичка подчеркнула: «Одно из ключевых преимуществ конструкции — ее чувствительность к лекарственным соединениям. Мы видим, что такая система способна точнее отражать реакции человеческой печени, что особенно важно на этапах доклинической разработки».
Полученная платформа может стать важным инструментом для доклинического тестирования новых лекарств, изучения механизмов повреждения печени, а также для создания персонализированных моделей, основанных на клетках конкретного пациента. Это открывает новые горизонты для медицинских исследований и разработки более эффективных методов лечения.