Репортаж от Wedoany，Доктор Присцила Мело, преподаватель биоинженерии в Университете Ньюкасла (Newcastle University) и сооснователь компании JetBio, возглавляет команду, использующую разработанную ею технологию реактивной струйной импинджментной (Reactive Jet Impingement, ReJI) биопечати для создания 3D-моделей тканей. Цель — изменить подход к оценке новых лекарств до их клинического применения.
В настоящее время доклинический скрининг лекарств в основном опирается на двумерные клеточные культуры, то есть монослойные клетки, выращенные на плоской подложке. Около 75% новых лекарств, поступающих в первую клиническую фазу, в конечном итоге терпят неудачу, чаще всего из-за недостаточной эффективности или проблем с безопасностью, не выявленных на ранних этапах тестирования. Человеческие клетки существуют в трёхмерном внеклеточном матриксе, который не только регулирует механическую среду, но и влияет на диффузию питательных веществ, межклеточную сигнализацию и тканеспецифичные функции. Двумерные модели не способны воспроизвести эту сложность. Регуляторные тенденции также подталкивают к этому переходу. В 2023 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) указало, что валидированные in vitro модели могут служить основой для испытаний на людях без необходимости проведения тестов на животных. Европа впоследствии также выровнялась в этом направлении, а Великобритания стремится внедрить аналогичные стандарты для определённых категорий тестов к 2030 году.
Доктор Мело отмечает, что 3D-печать предлагает более точную и жизнеспособную альтернативу, которая должна, насколько это возможно, устранить или сократить тестирование на животных. В Университете Ньюкасла её команда разработала технологию ReJI, которая с помощью микроклапанов одновременно осаждает капли из двух картриджей: один содержит предшественник гидрогеля, а другой — клеточную суспензию со сшивающим агентом. Капли взаимодействуют в воздухе, формируя структурированные клеточные конструкции за миллисекунды. Платформа уже продемонстрировала совместимость с такими подложками, как синтетические волокна, металлы и биологические ткани.
В рамках скрининга кардиотоксичности команда использовала биочернила, содержащие коллаген I типа, альгинат и фибрин, для печати модели сердечной ткани с клетками HL-1 кардиомиоцитов при плотности 5 миллионов клеток на миллилитр геля (наивысшая зарегистрированная плотность для этого типа клеток). Полученные конструкции сохраняли спонтанную сократительную активность до 21 дня, тогда как в стандартной двумерной культуре те же клетки теряли способность к пульсации примерно через 7 дней. Электрическая активность модели, оценённая с помощью мультиэлектродной матрицы, со временем становилась более организованной, а также демонстрировала адекватные реакции как на проаритмические, так и на антиаритмические препараты.
В исследовании восстановления хряща команда биопечатала гидрогель, содержащий хондроциты, непосредственно на Chondro-Gide (клинически доступный коллагеновый ремонтный пластырь), что позволило добиться лучшего распределения клеток и экспрессии хрящеспецифичных маркеров по сравнению со всеми другими протестированными условиями. Результаты показывают, что интеграция биопечатных конструкций с существующими материалами-скаффолдами может значительно улучшить биологические характеристики современных методов лечения хряща.
Работа доктора Мело является частью отраслевой тенденции перехода к 3D-биопечатным моделям тканей, которые более точно воспроизводят среду in vivo. Конечная цель — разработка мультифизиологических систем, способных имитировать системные взаимодействия, обеспечивая связь между различными тканями и моделирование коморбидных состояний. Компания CELLINK сделала сокращение и устранение тестирования на животных своим коммерческим приоритетом; финансируемый ЕС проект BRIGHTER, координируемый Институтом биоинженерии Каталонии (Institute of Bioengineering of Catalonia), разрабатывает процессы биопечати, направленные на снижение зависимости от животных моделей в тканевой инженерии и регенеративной медицине. Кроме того, исследователи из Венского технического университета (TU Wien) с помощью многофотонной литографии создали конструкции чипов с тканями человека, а также была разработана биопечатная модель цереброваскулярной сети, способная воспроизводить условия потока, характерные для атеросклероза, что свидетельствует о возможности воссоздания всё более сложных физиологических сред in vitro.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
