Платформа для изучения сосудистых систем in vitro открывает возможности для тестирования лекарств

Микрофизиологические системы (MPS) — это платформы in vitro, состоящие из клеток в микроокружении, максимально приближенном к условиям в организме. Они позволяют воссоздавать условия тканей для изучения биологических процессов и тестирования лекарств на более точной модели, чем животные.

Однако прогресс в использовании MPS был ограничен невозможностью точно регистрировать процессы на клеточном уровне. Теперь учёные разработали электрохимическую сенсорную платформу, решающую эту проблему. Результаты опубликованы в Biosensors and Bioelectronics 29 октября 2022 года.

Команда выбрала электрохимические сенсоры для считывания функций клеток из-за их низкой инвазивности, возможности детекции в реальном времени и высокой чувствительности для платформ in vitro. Однако интеграция таких сенсоров в MPS была сложной из-за их несовместимости с микрофлюидными устройствами.

Исследователям удалось интегрировать свою сенсорную платформу для 3D-культур клеток с перфузируемой сосудистой сетью — инженерной системой, пропускающей жидкости. Это позволило измерять кислородный метаболизм в 3D-тканях с сосудистым потоком, имитирующим человеческий, в режиме реального времени.

Конструкция системы включает открытый верх, нижний слой с пятью каналами для культивирования сосудистой сети и верхний слой для культивирования 3D-клеток и анализа метаболизма кислорода. Слои разделены тонкой мембраной.

Платформу протестировали на сфероидах фибробластов лёгкого человека, а затем применили к раковому органоиду, оценив изменения кислородного метаболизма при введении препарата через сосудистую сеть. Сенсоры успешно интегрировались в систему и обеспечивали точные измерения.

По словам исследователей, будущие работы должны быть направлены на контроль изменений сфероидов и органоидов во время культивирования в устройстве, а также на развитие перфузируемой сосудистой сети в более контролируемой среде. Результаты этого исследования открывают перспективы для мониторинга сосудистых сетей при тестировании лекарств.