Органы из принтера: ученые создали похожую на настоящую модель печени человека для испытания лекарств

Органы из принтера: ученые создали похожую на настоящую модель печени человека для испытания лекарств

Искусственная печень из Сеченовки три недели выполняла функции органа человека

Ученые Сеченовского университета разработали лабораторную модель печени человека, которая гораздо точнее воспроизводит реакцию настоящей ткани на лекарства, чем традиционные клеточные культуры, те самые, на которых традиционно проводят первые испытания лекарств. Эта «печень-на-чипе», напечатанная на 3D-биопринтере, может стать важным инструментом для более безопасного и эффективного тестирования препаратов еще до начала клинических исследований на людях.

В основе разработки - небольшие клеточные шарики (сфероиды), которые состоят из трех типов клеток: гепатоцитоподобных HepG2 (основные рабочие клетки печени), эндотелиальных (сосудистых) и мезенхимальных стромальных клеток (поддерживающих структуру и питание).

Эти шарики из клеток поместили в специальный гидрогель, обогащенный натуральными компонентами печеночного матрикса овцы. Такой состав помогает клеткам лучше сохранять свои естественные свойства.

Затем с помощью 3D-биопечати из них сформировали объемную трехмерную конструкцию — мини-печень на чипе.

- Мы стремились создать модель, которая одновременно будет масштабируемой (ее можно легко производить в большом количестве), стандартизируемой (все образцы получаются почти одинаковыми) и при этом максимально физиологичной (похожей по работе на настоящую человеческую печень). Включение децеллюляризованного матрикса (натурального «каркаса» печени, из которого удалили все клетки, оставив только поддерживающую основу) и нескольких типов клеток позволило приблизить архитектуру и функции к нативной ткани печени (к естественной, родной ткани печени человека), - рассказала заведующая лабораторией прикладной микрофлюидики, доцент Института регенеративной медицины Анастасия Шпичка.

В течение трех недель модель активно росла, формировала структуры, напоминающие мелкие сосуды, сохраняла высокую жизнеспособность клеток и стабильно выполняла основные функции печени.

Так «печень-на-чипе» продолжала вырабатывать альбумин и альфа-1-антитрипсин — важные белки, по которым судят о здоровье и работоспособности гепатоцитов.

Удалось и протестировать на этой модели несколько известных препаратов, которые могут повреждать печень: парацетамол (ацетаминофен), диклофенак, а также противоопухолевые средства доксорубицин и цисплатин.

«Печень-на-чипе» отреагировала на них гораздо ближе к тому, как это происходит в печени человека, чем обычные сфероиды.

- 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, - говорит Анастасия Шпичка.

Уже сейчас такая платформа может использоваться для:

- доклинических испытаний новых лекарств (чтобы раньше выявлять потенциально опасные для печени вещества),

- изучения механизмов токсического повреждения печени,