Oamenii de știință au realizat primul model de plămân uman pe cip construit integral din celulele unui singur individ, capabil să imite respirația reală, scrie ScienceBlog.
Dispozitivul a fost dezvoltat de cercetători de la Francis Crick Institute, în colaborare cu compania de biotehnologie AlveoliX, și reproduce în laborator expansiunea și contracția ritmică a plămânilor umani.
Un plămân care respiră și se comportă ca unul real
Spre deosebire de modelele anterioare de plămân pe cip, acest sistem nu rămâne static.
O membrană subțire și flexibilă este întinsă mecanic în trei dimensiuni, simulând mișcările respirației.
Această mișcare fizică stimulează celulele pulmonare să formeze microvili, structuri minuscule care măresc suprafața și sunt esențiale pentru schimbul corect de gaze.
În mod crucial, fiecare celulă din sistem (celulele care căptușesc căile respiratorii, celulele vaselor de sânge și macrofagele imune) provine din celule stem ale aceluiași donator.
Modelele anterioare combinau celule de la mai mulți donatori, creând amestecuri genetice care limitau studiul precis al răspunsurilor individuale la boală.
Leziunile provocate de tuberculoză, vizibile în zile, nu în luni
Pentru a testa sistemul, cercetătorii au introdus bacteria tuberculozei, o boală care, de obicei, are nevoie de luni pentru a produce simptome la pacienți.
În interiorul cipului, celulele imune au înconjurat rapid bacteriile, formând agregate cu nuclee necrotice, un semn clasic al stadiilor timpurii ale tuberculozei.
În doar cinci zile, atât bariera sacilor de aer, cât și căptușeala vaselor de sânge s-au prăbușit, nu din cauza unei multiplicări rapide a bacteriilor, ci pentru că răspunsul imun a distrus structura plămânului.
Acest tip de deteriorare timpurie a fost, până acum, aproape imposibil de observat direct la oameni.
Spre tratamente personalizate pentru bolile pulmonare
De asemenea, echipa a modificat cipul prin dezactivarea unei gene implicate în autorepararea celulară.
În timpul infecției, celulele imune au murit mai repede, iar deteriorarea vaselor de sânge a fost mai severă, în ciuda unor niveluri similare de bacterii.
Descoperirea subliniază rolul geneticii în supraviețuirea țesuturilor în timpul infecțiilor.
Potrivit cercetătorilor, în viitor, cipurile pulmonare personalizate ar putea ajuta medicii să testeze tratamentele înainte de prescriere.
Studiul, publicat în Science Advances, deschide totodată calea reducerii testelor pe animale și îmbunătățirii medicinei de precizie în bolile pulmonare.
