Ученые повышают сложность моделей тканей, предлагая альтернативу использованию животных в науке

Биоинженеры из Лондонского университета королевы Марии сделали значительный шаг вперед в разработке лабораторных моделей человеческих тканей, которые могут использоваться в качестве альтернативы тестированию на животных.

Группа развивает технологию «орган-на-чипе», в которой человеческие клетки выращиваются в крошечных пластиковых «чипах», чтобы имитировать биологию тканей организма. В своем последнем исследовании, опубликованном в Journal of Tissue Engineering, команда описывает новые методы для увеличения сложности этих моделей, делая их еще более похожими на человеческие ткани.

Исследование предлагает новый способ точного управления поведением клеток путем контроля пространственного распределения факторов роста, которые действуют как биологические сигнальные молекулы. Это позволило команде воссоздать разные ткани в разных локациях, имитируя интерфейсы между тканями, которые критически важны как для здоровья, так и для болезней.

«Ткани в нашем теле невероятно сложны, и воссоздание этой сложности в лаборатории — трудная задача, — сказал ведущий исследователь доктор Тим Хопкинс. — Такие технологии, как «орган-на-чипе», предлагают улучшенный вариант для создания моделей тканей, но до сих пор не хватало методов, чтобы действительно имитировать тканевую сложность в этих моделях.

«Создавая градиенты факторов роста, мы можем воссоздать сложную среду, которую клетки испытывают в организме, чтобы они вели себя так же в наших моделях».

Особенно важно, что новые методы работают для целого ряда различных человеческих тканей и на разных коммерческих платформах. Это означает, что исследование может быть использовано для понимания болезненных процессов и тестирования новых методов лечения широкого спектра человеческих заболеваний без использования животных, которые часто плохо предсказывают человеческую биологию.

«Эта работа может существенно изменить то, как мы изучаем болезни и тестируем лекарства, — сказал профессор Мартин Найт, со-директор Центра предиктивных in vitro моделей университета королевы Марии. — Это исследование может помочь ускорить разработку более безопасных и эффективных методов лечения и сократить нашу зависимость от тестирования на животных».

Чтобы продемонстрировать возможности новых методов, профессор Найт, доктор Хопкинс и команда использовали фактор роста костного морфогенетического белка-2 (BMP-2), который активно участвует в развитии кости.

Создавая в органах-на-чипе области с высокой и низкой концентрацией BMP-2, исследователи смогли контролировать поведение человеческих стволовых клеток в системе, генерируя костеподобные области, граничащие с хрящеподобными областями, и имитируя естественный процесс развития кости.