«Печень играет центральную роль в метаболизме лекарств, процессе, который использовался при разработке пролекарств, которые печенью превращаются в окончательный терапевтический агент», — говорит Мартин Ярмуш, доктор медицинских наук, директор отделения MGH-CEM и старший автор статьи. «В настоящее время прилагаются большие усилия для создания систем, позволяющих оценивать межорганное взаимодействие в контексте эффективности и токсичности лекарств. Большинство исследователей в этой области используют подходы, которые полагаются на поток жидкости между органами для достижения этого 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 на самом деле микромасштабами и, следовательно, могут полностью упустить важные биологические и токсикологические явления просто потому, что объемы и размеры образцов слишком велики.
Эта статья ясно демонстрирует, что критические, 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 метаболизируемого продукта. Эта методология особенно привлекательна в случаях, когда образующийся токсичный метаболит либо недолговечен, либо перерабатывается в другие, нетоксичные компоненты ».
Соавтор Рохит Джиндал, доктор философии, MGH-CEM, добавляет: «Методы микротехнологии, примененные в этом исследовании, легко поддаются проектированию устройства, в котором несколько двухкамерных скважин можно было бы эксплуатировать одновременно. увеличивая скорость обработки, это будет не больше, чем стандартный 96-луночный культуральный планшет ». Джиндал — инструктор по хирургии в Гарвардской медицинской школе.