Ērģeļu būvēšana uz mikroshēmas

Farmācijas uzņēmumu zāļu pārbaudes veids ir bojāts, un Donaldam Ingberam ir ideja, kā to labot.

Zinātnieki parasti pārbauda potenciālos medikamentus uz dzīvniekiem, bet biežāk nekā nē, dzīvnieku prognozes neizdodas, ja savienojumu testē uz cilvēkiem, saka Ingbers, Hārvardas Universitātes Wyss institūta direktors. Sākotnējo pārbaužu veikšana cilvēkiem, protams, ir pārāk bīstama. Viņš saka, ka mūsu piedāvātais risinājums ir veikt pētījumus ar cilvēka šūnām, bet ne tikai šūnām traukā - šūnām, kurām ir orgānu struktūras un funkcijas.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2012. gada jūlija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Lai to panāktu, Ingbers un viņa komanda izstrādā mikromēroga ierīču zvērnīcu, kas vairāk atkārto reālo cilvēka orgānu struktūras un vidi nekā vienkāršs kultūras ēdiens.

Wyss institūta pirmais orgāns bija elpojoša plauša uz mikroshēmas. Caurspīdīgā, īkšķa izmēra ierīce ir izgatavota no šūnām draudzīgiem materiāliem un kalpo kā platforma cilvēka plaušu šūnu audzēšanai. Sīki kanāli izgriež ierīci. Gaiss un šķidrums plūst caur centrālajiem kanāliem, kur tiek audzētas plaušu šūnas, un, tā kā ierīce ir elastīga, zinātnieki var pielietot vakuuma spiedienu sānu kanālos, lai centrālie kanāli paplašinātos un sarautos — līdzīgi kā cilvēka plaušas. Komanda ir pierādījusi, ka šādi mehāniski spēki ietekmē šūnu uzvedību. Plaušu šūnu gadījumā mehāniskā elpošana palīdz tām absorbēt daļiņas, kas plūst gaisa kamerā.

Pavisam nesen institūts ir izstrādājis cilvēka zarnu mikroshēmā. Ierīces centrālo kanālu, kas ir izklāts ar cilvēka šūnām, var pakļaut viļņveidīgām kustībām, kas atdarina zarnu kustību gremošanas laikā. Mikroshēmā šūnas veido pirkstiem līdzīgas struktūras, kas pazīstamas kā villi, kas ir svarīgas barības vielu un citu savienojumu uzsūkšanai. Šīs struktūras neveidojas, kad šūnas tiek audzētas traukā, kas liecina, ka šūnas ierīcē jūtas kā mājās. Zinātnieki var arī audzēt parastās zarnu baktērijas kopā ar zarnu šūnām kanālā. Kultūras traukā baktērijas parasti apsteidz cilvēka šūnas, saka Ingbers; tagad mēs varam pētīt daudz sarežģītākas mijiedarbības.

Katra orgānam līdzīga mikroshēma atsevišķi dod pētniekiem iespēju pētīt cilvēka šūnas dabiskākā vidē un pārbaudīt, kā tās reaģē uz zālēm un toksīniem. Bet Ingbers strādā pie grandiozāka redzējuma, kurā vairākas mikroshēmas ir savienotas kopā. Savienojot sirds, plaušu, zarnu, nieru un citu mikrofluīdu versijas, Ingbers un viņa kolēģi uzskata, ka viņi varēs labāk izpētīt, kā organisms apstrādā dažādus savienojumus un reaģē uz tiem.

Viens projekts, kas tiek īstenots ar Wyss mācībspēku Kevinu Kitu Pārkeru, ir pārbaudīt inhalējamās zāles, lai noteiktu negatīvu ietekmi uz sirdi, kas ir ilgstoša narkotiku atklāšanas problēma. Sirds toksicitāte faktiski ir lielākais zāļu neveiksmes cēlonis neatkarīgi no to mērķa, saka Ingbers.

paslēpties