Trái tim là một trong những cơ quan quan trọng nhất trong cơ thể. Để hiểu rõ hơn hoạt động bên trong của tim, các nhà khoa học đã tái tạo cấu trúc sinh học của cơ quan này trong một con chip, một thiết bị có kích thước bằng thẻ tín dụng.
Thiết bị “trái tim bên trong con chip” mới được phát triển bởi nhóm nghiên cứu của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST), mô phỏng sự tương tác của tế bào tim người. Các nhà nghiên cứu cho biết công nghệ này có thể được sử dụng để nghiên cứu bệnh tim, nguyên nhân gây tử vong hàng đầu ở Mỹ.
Mô hình trái tim trên chip được chụp trong phòng thí nghiệm. (Ảnh: Darwin Reyes-Hernandez và Derrick Butler/NIST).
Các thí nghiệm truyền thống trên chuột và khỉ trong phòng thí nghiệm không nắm bắt được một cách hoàn hảo bệnh tật sẽ tiến triển như thế nào hoặc thuốc sẽ hoạt động như thế nào trong cơ thể con người. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực phát triển những cách chính xác hơn để mô phỏng sự phức tạp của các cơ quan con người trong phòng thí nghiệm. Độ chính xác này đặc biệt quan trọng đối với việc phát triển thuốc, vì 90% ứng cử viên thuốc hiện thất bại trong các thử nghiệm lâm sàng ở người.
Mô hình trái tim trong chip
Các mô hình mới đang được phát triển bao gồm các cơ quan thu nhỏ được nuôi cấy bằng tế bào gốc hoặc các cơ quan trên một con chip, trong đó các tế bào được tìm thấy phát triển trên một con chip bắt chước các cơ quan trong cơ thể. cơ thể con người. Nhiều cơ quan đã được mô hình hóa trong những con chip như vậy, bao gồm phổi, thận và âm đạo.
Đặc biệt, các nhà khoa học đã phát triển mô hình tim trong chip để nghiên cứu cách thức trái tim lành lại sau chấn thương và bệnh tim cũng như hỗ trợ nghiên cứu thuốc. “Trái tim trong một con chip” thậm chí còn được gửi lên vũ trụ để nghiên cứu tác động của vi trọng lực lên tim.
Trong một tuyên bố gần đây, nhóm nghiên cứu tại NIST cho biết công nghệ này, bao gồm mô hình trái tim trong chip mới của họ, có thể hợp lý hóa quá trình phát triển thuốc, giúp quá trình phát triển nhanh hơn, an toàn hơn và chính xác hơn. chính xác hơn. Điều quan trọng là những mô hình này không thể thay thế các thử nghiệm lâm sàng trên người.
Darwin Reyes, kỹ sư y sinh tại NIST, người đứng đầu việc phát triển chip mới, cho biết : “Hệ thống này có thể được xem xét để sản xuất sinh học và y học tái tạo tim cũng như các cơ quan khác trên một con chip”. ”.
Sự phát triển của tế bào tim con người
Chip chứa trái tim thường có lớp vỏ trong suốt hoặc bán trong suốt và khi nhìn vào bên trong, các nhà nghiên cứu có thể thấy chất lỏng chạy qua các kênh nhỏ liên kết với nhau như nước. Trong trường hợp chip của NIST, họ đã mô phỏng các mạch máu trong tim. Các nhà khoa học phát triển tế bào tim người bên trong và có thể nghiên cứu cách tế bào phản ứng với việc bổ sung các loại thuốc khác nhau.
Reyes cho biết, không giống như các mô hình tim trên chip hiện có, các tế bào trong mô hình NIST mới có thể được sắp xếp để chúng có thể giao tiếp với nhau thông qua các phân tử. Ông cho biết, bước tiếp theo của nhóm là đánh giá cách các tế bào tim này hoạt động trong điều kiện bình thường và do căng thẳng gây ra.
Các chip nội tạng khác nhau cũng có thể được liên kết với nhau – ví dụ: chip gan có thể được liên kết với chip tim. Điều này có thể cho phép các nhà khoa học nghiên cứu cách hai cơ quan này tương tác sau khi tiếp xúc với một loại thuốc nhất định.
Trong một đánh giá gần đây về các công nghệ này, được công bố trên tạp chí Lab on a Chip, Reyes và một đồng nghiệp đã nhấn mạnh rằng một số công việc quan trọng cần phải được thực hiện trước khi có thể phát triển các mô hình cơ quan con người. man-in-a-chip có thể được sử dụng trong các thử nghiệm thuốc tiền lâm sàng. Ví dụ, tế bào tim được sử dụng trong các thiết bị này được nuôi cấy từ tế bào gốc ở bào thai đang phát triển.
Tiềm năng của những thiết bị này đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ công nhận vào năm ngoái, khi cơ quan này ra phán quyết rằng chúng có thể thay thế thử nghiệm trên động vật truyền thống, miễn là dữ liệu của chúng nhất quán. tạo đủ mạnh.
- Tại sao mọi người ở Thụy Điển đều được cấy con chip này vào tay?
- Tại sao chip lại là một trong những thứ khó sản xuất nhất trên thế giới?
- Chế tạo thành công chip quang điện tử đầu tiên trên thế giới
