Новый ультратонкий коллагеновый матрикс позволяет беспрецедентно поддерживать морфологию и функцию клеток печени в микромасштабе "орган на кристалле" устройство, которое является одним из примеров трехмерной инженерии микротканей.
Группа исследователей из Центра инженерии в медицине при Массачусетской больнице общего профиля продемонстрировала новую сборку наноразмерного матричного биоматериала, которая может поддерживать морфологию и функцию клеток печени в микрофлюидных устройствах в течение более длительного времени, чем ранее сообщалось в микрофлюидных устройствах. Эта технология позволяет исследователям снабжать клетки точными сигналами внеклеточного матрикса, которые им необходимы для поддержания их дифференцированной формы и специфических для печени функций, включая производство альбумина и мочевины. Представленный новый метод предлагает новый инструмент для фундаментальных научных и доклинических исследований и позволяет создавать стабильные микроткани печени для использования в устройствах «орган на чипе» для имитации здоровой физиологии печени, исследования заболеваний печени и тестирования токсичность потенциальных терапевтических препаратов до использования животных или клинических исследований. Этот отчет публикуется в текущем выпуске журнала Technology.
"Это умная комбинация хорошо известного метода послойного осаждения для создания тонких матричных сборок и химии функционализации коллагена, которая действительно сделает возможной сложную инженерию микротканей печени путем репликации физиологических сигналов, которые поддерживают состояние дифференцировки клеток печени," говорит Мартин Ярмуш, М.D., Ph.D., Массачусетской больницы общего профиля и старший автор этой статьи. "Ультратонкий коллагеновый матричный биоматериал и его способность поддерживать функционирование клеток печени в течение более длительных периодов времени в чипах, несомненно, будут полезным инструментом для создания микротканей печени, которые имитируют истинную физиологию печени, включая пространственную геометрию клеток и матрикса". Создавая полианионные и поликатионные растворы коллагена, вездесущей молекулы внеклеточного матрикса, и поочередно подвергая клетки печени, засеянные микрожидкостными устройствами, растворам, исследователи смогли создать наноразмерную сборку коллагена поверх клеток. Этот процесс можно использовать для формирования биологически значимых покрытий на многих типах заряженных поверхностей, чтобы направлять выравнивание клеток, повышать эффективность прикрепления и поддерживать морфологию и функцию.
"Этот метод является прекрасным примером того, как перевод устоявшихся методов культивирования клеток в микрофлюидные устройства может дать новые инструменты для понимания биологических систем, таких как взаимодействия клетки и матрикса," говорит Уильям Маккарти, доктор философии.D., ведущий автор этой статьи. Команда из Массачусетской больницы общего профиля планирует использовать эту технологию в различных инженерных приложениях, включая создание микротканей печени путем наслоения различных типов клеток, составляющих печень. Печень играет центральную роль во взаимодействии человека с лекарственными средствами и является общей мишенью для лекарственной токсичности, которая может привести к дорогостоящим, поздним стадиям и неэффективности лекарств после утверждения, когда модели на животных не могут предсказать токсические реакции человека. Чтобы решить текущую нехватку инструментов для прогнозирования in vitro, исследователи разрабатывают масштабируемые микроткани печени, которые можно использовать для лучшего понимания токсических эффектов лекарств, а также для обеспечения высокопроизводительной системы для тестирования лекарственного взаимодействия.