Ένα πρωτοποριακό μοντέλο «πνεύμονα-σε-τσιπ», κατασκευασμένο αποκλειστικά από κύτταρα ενός ανθρώπου, ανοίγει νέους δρόμους στην εξατομικευμένη ιατρική. Η τεχνολογία, που αναπτύχθηκε από το Francis Crick Institute και την AlveoliX, επιτρέπει την παρακολούθηση ασθενειών όπως η φυματίωση σε πραγματικό χρόνο.
Για πρώτη φορά, επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα λειτουργικό μοντέλο ανθρώπινου πνεύμονα χρησιμοποιώντας κύτταρα από έναν μόνο δότη. Η καινοτομία παρουσιάστηκε την 1η Ιανουαρίου από το Francis Crick Institute στο Λονδίνο και την ελβετική εταιρεία AlveoliX και θεωρείται ορόσημο για τη βιοϊατρική έρευνα.
Το αποκαλούμενο «lung-on-chip» μιμείται τη φυσιολογική λειτουργία των πνευμόνων, καθώς μπορεί να διαστέλλεται και να συστέλλεται, όπως συμβαίνει κατά την αναπνοή. Έτσι, οι επιστήμονες έχουν τη δυνατότητα να μελετούν με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο ο ανθρώπινος οργανισμός αντιδρά σε λοιμώξεις.
Κύτταρα από έναν μόνο άνθρωπο
Σε αντίθεση με προηγούμενα μοντέλα, τα οποία βασίζονταν σε κύτταρα διαφορετικής προέλευσης, το νέο σύστημα χρησιμοποιεί επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs) από ένα και μόνο άτομο. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένα πλήρως γενετικά ταυτόσημο μικροπεριβάλλον.
Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει στους ερευνητές να παρακολουθούν με ακρίβεια πώς αντιδρά ο οργανισμός σε παθογόνους μικροοργανισμούς, όπως το μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης, χωρίς τις αποκλίσεις που προκαλούνται από γενετικές διαφορές.
Ρεαλιστική προσομοίωση της αναπνοής
Το σύστημα της AlveoliX εφαρμόζει μηχανική διάταση σε τρεις διαστάσεις, προσομοιώνοντας την αναπνευστική κίνηση. Αυτή η μηχανική καταπόνηση είναι καθοριστική, καθώς χωρίς αυτήν τα κύτταρα δεν αναπτύσσουν τις μικροσκοπικές δομές που είναι απαραίτητες για τη σωστή λειτουργία των πνευμόνων.
Για να προσομοιωθεί η λοίμωξη, οι ερευνητές εισήγαγαν ανοσοκύτταρα από τον ίδιο δότη και στη συνέχεια το βακτήριο της φυματίωσης. Με αυτόν τον τρόπο κατέστη δυνατή η παρατήρηση των πρώτων σταδίων της νόσου σε πραγματικό χρόνο.
Νέα δεδομένα για τη φυματίωση
Η φυματίωση εξελίσσεται αργά και συχνά περνούν μήνες μέχρι να εμφανιστούν συμπτώματα. Στο μοντέλο παρατηρήθηκε ο σχηματισμός νεκρωτικών πυρήνων —συσσωρεύσεων νεκρών ανοσοκυττάρων— αρκετές ημέρες πριν καταρρεύσει ο ιστός, αποκαλύπτοντας κρίσιμα πρώιμα στάδια της νόσου.
Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, η τεχνολογία αυτή επιτρέπει την κατανόηση μηχανισμών που μέχρι σήμερα παρέμεναν αόρατοι.
Πέρα από τα ζωικά μοντέλα
Η νέα προσέγγιση έρχεται να καλύψει σημαντικά κενά της έρευνας που βασίζεται σε ζώα, καθώς το αναπνευστικό και το ανοσοποιητικό σύστημα των ανθρώπων λειτουργούν διαφορετικά. Παράλληλα, δημιουργούνται προϋποθέσεις για εξατομικευμένες θεραπείες και καλύτερη αξιολόγηση φαρμάκων.
Οι επιστήμονες ήδη εξετάζουν την εφαρμογή της τεχνολογίας σε άλλες παθήσεις, όπως η γρίπη, η COVID-19 και ο καρκίνος του πνεύμονα.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances.
Κάντε like στη σελίδα μας στο facebook για να μαθαίνετε όλα τα νέα
Διαβάστε επίσης
Καρκίνος του πνεύμονα: Διάλογος για εθνική στρατηγική έγκαιρης διάγνωσης
Χρόνια αναπνευστικά νοσήματα και καινοτομία – Πνευμονολογική Εταιρεία
