Эта новая трехмерная технология — EVATAR — создана из тканей человека и позволит ученым проводить столь необходимые испытания новых лекарств на безопасность и эффективность для женской репродуктивной системы.EVATAR также поможет ученым понять болезни женских половых путей, такие как эндометриоз, миома (от которых страдают до 80 процентов женщин), рак и бесплодие.
Конечная цель — использовать стволовые клетки отдельного пациента и создать персонализированную модель его репродуктивной системы.EVATAR, напоминающий небольшой куб, содержит трехмерные модели яичников, маточных труб, матки, шейки матки, влагалища и печени, через которые проходит специальная жидкость, которая выполняет функцию крови.«Это не что иное, как революционная технология», — сказала ведущий исследователь Тереза ??Вудрафф, ученый-репродуктолог и директор Исследовательского института женского здоровья Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета.Модели органов могут общаться друг с другом через секретируемые вещества, включая гормоны, что очень похоже на то, как все они работают вместе в организме.
Вудрафф работает над этим проектом с другими учеными из Северо-Западного университета, Иллинойского университета в Чикаго и Draper Laboratory, Inc.Статья была опубликована 28 марта в Nature Communications.Этот проект является частью более крупной программы Национальных институтов здравоохранения по созданию «тела на чипе».
«Если бы у меня были ваши стволовые клетки и я создал сердце, печень, легкое и яичник, я мог бы испытать на вас 10 разных лекарств в 10 разных дозах и сказать:« Вот лекарство, которое поможет вам при болезни Альцгеймера или Паркинсона или диабете »». — сказал Вудрафф. «Это идеальное персонализированное лекарство, модель вашего тела для тестирования наркотиков».«Это поможет нам разработать индивидуальные методы лечения и увидеть, как женщины могут метаболизировать лекарства иначе, чем мужчины», — сказал Вудрафф.Технология EVATAR является революционной, потому что репродуктивный тракт создает динамическую культуру, в которой органы взаимодействуют друг с другом, а не статические клетки, находящиеся в плоской пластиковой посуде.
«Это имитирует то, что на самом деле происходит в организме», — сказал Вудрафф. «Через 10 лет эта технология, называемая микрофлюидикой, станет преобладающей технологией в биологических исследованиях».Для этого проекта Вудрафф разработал яичники; Джули Ким, доцент кафедры акушерства и гинекологии в Файнберге, матка; Спиро Гетсиос, доцент кафедры дерматологии, клеточной и молекулярной биологии в Feinberg, разработал шейку матки и влагалище, а Джоанна Бурдетт из UIC разработала маточные трубы.
Печень также включена в систему, потому что метаболизирует лекарства.Микрожидкостное устройство размером с бенто-бокс имеет серию кабелей и насосов, которые заставляют среду (имитируемую кровь) течь между лунками.
Технология также откроет двери к причинам эндометриоза, миомы и некоторых видов рака.«Все эти заболевания вызваны гормонами, и мы действительно не знаем, как их лечить, кроме хирургического вмешательства», — сказал Бёрдетт из UIC. «Эта система позволит нам изучить причины этих заболеваний и способы их лечения».«Системы великолепны для изучения рака, который часто изучается как изолированные клетки, а не как общесистемные. Это изменит подход к изучению рака», — добавил Бурдетт.
Система также позволит ученым протестировать миллионы соединений в окружающей среде и новые фармацевтические препараты, чтобы понять, как они влияют на репродуктивную систему и многие другие органы тела. «Эта технология поможет нам по-новому взглянуть на испытания и открытие лекарств», — сказал Вудрафф.«Благодаря исследованию Терезы Вудрафф с использованием платформы системы человеческих органов Дрейпера у нас есть убедительная демонстрация важности микросреды, которая позволяет клеткам функционировать in vitro так же, как и in vivo, а также возможности взаимосвязи моделей органов на платформе и работают с ними стабильно и точно в течение нескольких недель или месяцев », — сказал Джеффри Т. Боренштейн, биомедицинский инженер компании Draper.
По словам Боренштейна, система человеческих органов Дрейпера должна уметь определять эффективные и неэффективные лекарства на ранних этапах процесса открытия лекарств, что позволит разработчикам переориентировать ресурсы на сильных кандидатов раньше и завершить непродуктивные исследования раньше, минимизируя затраты.Новая технология работает в основном потому, что ученые разработали универсальную среду, которая действует так же, как кровь, и циркулирует между каждой из систем органов.
«Одна из причин, по которой эта технология не развивалась в прошлом, заключается в том, что никто не решил универсальную проблему СМИ», — сказал Вудрафф. «Мы рассудили, что органы в теле находятся в одной среде — крови — поэтому мы создали простую версию крови и позволили тканям общаться через эту среду».