Создано «сердце на чипе» для тестирования лекарств

Американские биоинженеры из Калифорнийского университета, Беркли, создали недавно из взрослых стволовых клеток сердечной мышцы человека новое устройство - «сердце на чипе». Это силиконовое устройство моделирует сердце человека, и на нем можно спрогнозировать, как настоящий орган будет реагировать на сердечно-сосудистые препараты.

«Сердце на чипе» создано в рамках реализации проекта Tissue Chip for Drug Screening Initiative по инициативе Национальных институтов здравоохранения США (National Institutes of Health). Проект Tissue Chip for Drug Screening Initiative был создан для того, чтобы совершенствовать способы прогнозирования безопасности лекарственных средств и их эффективности. В рамках этого проекта сразу несколько американских научно-исследовательских лабораторий и институтов пытаются создать 3-D чип тканей человека, чтобы на нем можно было бы смоделировать структуру и функции органов тела человека.

«Мы уверены, что совсем скоро такие чипы заменят животных для тестирования безопасности и эффективности новых лекарственных препаратов», - сказал Кевин Хейли из Калифорнийского университета, Беркли.

При прогнозировании безопасности и эффективности новых препаратов для человека на основании экспериментов над животными получается много ошибочных результатов. Ученые это объясняют сильными биологическими различиями между человеком и животными. Так, например, у человека и животных ионные каналы, проходящие через клетки сердца, которые проводят электрический ток, могут различаться по структуре и количеству.

«Многие разрабатываемые новые препараты для лечения сердечно-сосудистых заболеваний оказываются неэффективными для человека, т.к. направлены на другие ионные каналы. Между тем, эксперименты стоят очень много денег, не говоря уже о потраченном времени. В среднем, чтобы разработать новый препарат для лечения сердечно-сосудистых заболеваний нужно потратить 5 млн. долларов. Причем 60% этих затрат идут на стадию разработки и исследования.

Если мы сможем использовать для тестирования новых препаратов хорошо продуманную модель человеческого органа (сердца), то это значительно сэкономит деньги и приблизит время появления этой новинки на рынке», - уверен Хейли.

Биоинженерыиз Калифорнийского университета, Беркли, сумели создать такую модель сердца. Эта кардиологическая микрофизиологическая система, или «сердце на чипе» построена из взрослых стволовых клеток сердечной мышцы человека. Длина такого силиконового устройства составляет всего 2,54 см. 3-D структура «сердца на чипе» очень напоминает структуру настоящего органа человека. Новое устройство не статично, а динамично – оно полностью имитирует работу сердца.

Ученые при помощи «сердца на чипе» смоделировали реакцию сердца человека на четыре основные сердечно-сосудистые препарата (изадрин, E-4031, верапамил и метопролол). Полученные результаты были предсказуемы. Так, например, при воздействии изадрина, препарата, применяемого для лечения брадикардии (т.е. замедленного сердечного ритма), скорость биения сердечной ткани в чипе увеличилась с 55 ударов в минуту до 124 ударов в минуту.

Таким образом, «сердце на чипе» теперь будет помогать ученым моделировать реакцию настоящего органа человека на новые медицинские препараты.

Результаты этого открытия были опубликованы 9 марта в журнале Scientific Reports.