«Печень играет центральную роль в метаболизме лекарств, процессе, который использовался при разработке пролекарств, которые превращаются печенью в окончательный терапевтический агент», — говорит Мартин Ярмуш, доктор медицинских наук, директор MGH- CEM и старший автор статьи. «В настоящее время прилагаются большие усилия для создания систем, позволяющих оценивать межорганическое взаимодействие в контексте эффективности и токсичности лекарственного средства. Большинство исследователей в этой области используют подходы, которые для достижения этой цели полагаются на поток жидкости между органами. взаимодействия.
Но эти системы могут быть громоздкими, с ограничениями по скорости и нежелательным чрезмерным разбавлением. Наш подход основан на фиксации межорганных взаимодействий в простой статической системе, которая преодолевает эти ограничения ».Авторы описывают разработку микропроцессорного устройства, которое позволяет разделить культуру первичных клеток печени и раковых клеток.
Устройство содержит две микрокамеры, разделенные мембраной для культивирования тканей, что позволяет культивировать очень небольшие количества двух разных типов клеток в одном устройстве. Команда продемонстрировала эффективность системы, проанализировав метаболическое превращение в клетках печени тегафура, химиотерапевтического пролекарства, в токсичный метаболит 5-фторурацил и его последующее влияние на раковые клетки.
Упрощенная платформа устраняет необходимость в насосах и трубных соединениях и обеспечивает новую, простую в использовании платформу для изучения метаболизма лекарств, токсичности и взаимодействия между многотканевыми системами, служа надежным и ценным инструментом для скрининга лекарств на предмет токсических эффектов.«Эта работа важна, потому что многие коммерчески доступные устройства« орган на чипе »не являются действительно микромасштабными и поэтому могут полностью упустить важные биологические и токсикологические явления просто потому, что объемы и размеры образцов слишком велики. тонкие взаимодействия могут быть обнаружены, если устройство спроектировано и изготовлено должным образом », — говорит Шьям Сундхар Бейл, доктор философии, научный сотрудник MGH-CEM и ведущий автор статьи. «Наш метод использует преимущества микросреды, в которой клетки можно культивировать в гораздо меньших количествах поддерживающей среды, чем в традиционных методах культивирования, что позволяет накапливать более высокие концентрации метаболизированного продукта.
Эта методология особенно привлекательна в случаях, когда в токсичных условиях образующийся метаболит либо недолговечен, либо перерабатывается в другие, нетоксичные компоненты ».Соавтор Рохит Джиндал, доктор философии из MGH-CEM, добавляет: «Методы микротехнологии, примененные в этом исследовании, легко поддаются проектированию устройства, в котором несколько двухкамерных скважин могут работать одновременно, что значительно увеличивает скорость обработки. , это будет не больше, чем стандартный 96-луночный культуральный планшет ». Джиндал — инструктор по хирургии в Гарвардской медицинской школе.