Hemoterapija može biti toksična za srčane ćelije. Da bi pomogli u zaštiti srca pacijenata obolelih od raka, istraživači Cedars-Sinai su kreirali trodimenzionalno „srce na čipu“ za procenu bezbednosti lekova. U studiji objavljenoj u časopisu Lab on a Chip, oni pokazuju da srce na čipu, stvoreno korišćenjem matičnih ćelija, tačno predviđa efekte lekova na ljudske srčane ćelije.
Istraživači su radili sa indukovanim pluripotentnim matičnim ćelijama, koje su krvne ćelije koje su reprogramirane u matične ćelije i koje se mogu pretvoriti u bilo koju vrstu ćelija u telu. Koristili su matične ćelije za stvaranje dve vrste srčanih ćelija, ali umesto da ih sve zajedno stave u nestrukturisanu posudu za ćelijsku kulturu, kao što se obično radi u testiranju toksičnosti srca, istraživači su uveli ćelije u specijalizovane čipove.
3D čipovi imaju dva kanala koji su raspoređeni tako da se ukrštaju, držeći svaki tip ćelije odvojenim, ali im omogućavajući interakciju. Čipovi takođe omogućavaju kretanje i unošenje tečnosti.
„Razgajali smo ćelije srčanog mišića i ćelije krvnih sudova“, rekao je dr Arun Šarma, naučnik u Institutu za regenerativnu medicinu Saveta guvernera, Institutu za srce Smit, Cedars-Sinai Cancer i Odeljenju za biomedicinske nauke u Cedars-u. -Sinai i viši autor studije.
„Čip nam omogućava da istegnemo ćelije napred-nazad da oponašamo otkucaje srca i da unesemo tečnost da oponašamo protok krvi kroz srce. To je kao da ćelijama dajemo trening koji jača mišićne ćelije i omogućava ćelijama krvnih sudova da se formiraju. mini strukture nalik krvnim sudovima.“
Ove „zrele“ ćelije pružaju bolju platformu za ispitivanje toksičnosti lekova od ćelija koje nisu prošle kroz ovaj proces sazrevanja jer više liče na način na koji funkcionišu odrasle srčane ćelije, rekao je Šarma.
Da bi demonstrirao stručnost srca na čipu kao platforme za testiranje lekova, istraživački tim, uključujući vodećeg autora i postdoktorskog saradnika dr Maedeha Mozneba, podvrgao je srčani čip leku za hemoterapiju koji se zove VEGFR/PDGFR -inhibirajući inhibitor tirozin kinaze, za koji je poznato da ima štetne efekte na srčani mišić i ćelije krvnih sudova. Uočeno je oštećenje na oba tipa ćelija u čipovima srca.
Ako buduća istraživanja nastave da pokazuju dobre rezultate, tehnologija srca na čipu mogla bi značajno da smanji troškove razvoja lekova i poboljša stopu kojom nove terapije postaju dostupne.
Još jedna buduća mogućnost za ove čipove za srce je stvaranje čipova specifičnih za pacijente za personalizaciju lečenja raka.
„Ako pacijent sa rakom dobije tretman koji može imati štetne efekte na njihovo srce, možemo stvoriti indukovane pluripotentne matične ćelije iz malog uzorka njihove krvi“, rekao je Šarma. „Možemo da pretvorimo te matične ćelije u ćelije srčanog mišića i krvnih sudova i stavimo ih na čip koji će služiti kao personalizovani avatar za to kako bi srce te osobe moglo reagovati na tretman. Ovo je jedna od najuzbudljivijih primena ove tehnologije, zaista unapređuje personalizovanu medicinu u Cedars-Sinai.“
Druga mogućnost je uzimanje ovih čipova izvan jednog organa.
„Nadamo se da ćemo na kraju spojiti naše različite modele organa“, rekao je dr Klajv Svendsen, izvršni direktor Instituta za regenerativnu medicinu Saveta guvernera i koautor studije. „Moja laboratorija je fino podešavala ovu tehnologiju kako bi nam pomogla da razvijemo modele neuroloških bolesti, a druge laboratorije u našem institutu rade na čipovima za jetru i crevni mikrobiom. Kombinujući sve ove čipove zajedno kako bismo stvorili ‘pacijent- model na čipu je deo naše dugoročne vizije precizne medicine.“
