Первые кибер-органоиды выращены из стволовых клеток


Идея конструирования органов давно тревожит умы ученых. Но развитие клеток сложно изучать, и основное препятствие – размещение датчиков без повреждения органов. Теперь исследователи из Гарварда разработали способ создания «органоидных киборгов» путем интеграции наноэлектроники в клеточные культуры.

Крупный план сердечного «органоидного киборга» со встроенной наноэлектронной сеткой, видимой внутри (Фото: Jia Liu / Harvard SEAS)

Чтобы понять эффективность лекарств, ученым часто приходится экспериментировать на клетках, выращенных в чашке Петри, или на животных. Но в обоих случаях результаты не всегда эквивалентны организму человека. Упрощенные мини-органы или органоиды представляют собой более близкую аналогию, и в последние годы ученые успешно создали мини-версии мозга, сердца, легких, печени, почек и желудка.

И здесь возникает проблема анализа этих миниатюрных органов. Как правило, датчики слишком велики или негибки, чтобы втиснуть их в органоиды без повреждения клеток. Таким образом, исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) нашли способ интегрировать датчики при конструировании органа. Ученые нарекли их «органоидные киборги».

Наноэлектронная сетка, встроенная в органоиды, обладает извилистой структурой, что позволяет ей растягиваться при сохранении свойств (Фото: Jia Liu / Harvard SEAS)

Исследователи начали с наноэлектронных датчиков, расположенных в сетке. Датчики разбросаны по сетке, которая запитывается через отдельный разъем. Эта модель применялась ранее в носимых электронных устройствах. Польза её в способности растягиваться и оставаться активной.

Эти сети помещали на лист стволовых клеток, которые постепенно росли вокруг сети. Со временем клетки превратились в трехмерные органоидные структуры, подстраивая электронные сети под себя. Конечным результатом были органоидные киборги – органоиды с полностью интегрированными сенсорами.

Я думаю, что если мы сможем разработать наноэлектронику, которая будет настолько гибкой, растягивающейся и мягкой, что сможет расти вместе с развивающейся тканью в процессе естественного развития. А встроенные датчики смогут измерять активность этого процесса. Конечным результатом будет плоть с нано-сетью, полностью распределенной и интегрированной в живую материю.

Цзя Лю, старший автор исследования.

В тестах исследователи смогли дифференцировать стволовые клетки в кардиомиоциты, тип сердечной клетки, а затем использовать встроенные датчики для мониторинга и регистрации активности клеток в течение 90 дней.


Диаграмма, показывающая, как образуются органоидные киборги (Фото: Jia Liu / Гарвард SEAS)

Команда говорит, что эту технологию можно использовать для изучения того, как клетки развиваются и дифференцируются в различные ткани, а также для поиска путей разработки новых лекарств и методов лечения.

Этот метод позволяет нам постоянно контролировать процесс развития и понимать, как динамика отдельных клеток начинает взаимодействовать и синхронизироваться в течение всего процесса развития. Его можно использовать для превращения любого органоида в органоидного киборга, включая органоиды мозга и поджелудочной железы.

Цзя Лю, старший автор исследования.

Автор: Майкл Ирвинг

Перевод: Филипп Дончев

Ссылка на источник: https://newatlas.com/cyborg-organoids-mini-organs-sensors/61006/

0 0 голоса
Рейтинг статьи

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
()
x