В России создали «печень-на-чипе» для оценки эффективности и безопасности лекарств

Работа опубликована в журнале Bioprinting. В основе конструкции — сфероиды, составленные из трех типов клеток: гепатоцитоподобной линии HepG2, эндотелиальных клеток и мезенхимальных стромальных клеток. Исследователи поместили эти сфероиды в гидрогель, обогащенный компонентами матрикса печени овцы, который помогает клеткам вести себя более физиологично, и затем с помощью 3D-биопечати сформировали трехмерную конструкцию «печени-на-чипе».

За три недели культивирования система демонстрировала активный рост, формирование структур, похожих на элементы сосудистой сети, высокую жизнеспособность и стабильную работу основных печеночных функций. В частности, она вырабатывала альбумин и альфа-1-антитрипсин — ключевые белки, по которым оценивают функциональность гепатоцитов.

«Мы стремились создать модель, которая одновременно будет масштабируемой, стандартизируемой и при этом максимально физиологичной. Включение децеллюляризованного матрикса и нескольких типов клеток позволило приблизить архитектуру и функции к нативной ткани печени», — рассказала заведующая лабораторией прикладной микрофлюидики, доцент Института регенеративной медицины Анастасия Шпичка.

Ученые сравнили новую конструкцию с обычными сфероидами, выращенными без матрикса. Такие модели широко используются в исследованиях, однако в них со временем формируется некротическое ядро, а клетки испытывают дефицит кислорода и питательных веществ.

В отличие от традиционных сфероидов, «печень-на-чипе» сохраняла более высокую метаболическую активность и демонстрировала более физиологичную реакцию на распространенные гепатотоксичные и противоопухолевые препараты — включая ацетаминофен (парацетамол), диклофенак, доксорубицин и цисплатин.

«Одно из ключевых преимуществ конструкции — ее чувствительность к лекарственным соединениям. Мы видим, что такая система способна точнее отражать реакции человеческой печени, что особенно важно на этапах доклинической разработки», — отметила Анастасия Шпичка.

Полученная платформа может использоваться для доклинического тестирования лекарств, изучения механизмов повреждения печени и дальнейшего создания персонализированных моделей на основе клеток конкретного пациента.