Ученые создали мигающую модель человеческого глаза
Человеческий глаз настолько сложен, что отец эволюции Чарльз Дарвин, однажды назвал «абсурдным в высшей степени» факт его возникновения в результате естественного отбора. Поэтому репликация и моделирование человеческого глаза практически невозможны, что осложняет проведение исследований. Однако исследователям из Университета Пенсильвании наконец удалось создать искусственный человеческий глаз на чипе, который может изменить способ изучения глаз, рассказывает портал CNet.
Модель глаза, описанная в августовском номере журнала Nature Medicine и являющийся результатом сотрудничества офтальмологов и биоинженеров, построена на прозрачном восьмиугольном чипе размером примерно с монету 10 центов. В центре расположены матрица в форме контактной линзы, которая содержит клетки из роговицы и из конъюнктивы, которые вместе образуют поверхность глаза. «Веко» в данном случае представляет собой прямоугольник желатина, который скользит по матрице, имитируя моргание, а небольшие каналы над глазами создают слезы.
Чтобы поддерживать глаза в увлажненном состоянии, создана тонкая пленка на поверхности глаза. Дэн Ху, ведущий автор исследования и доцент Университета Пенсильвании, специализируется на создании органов на микрочипах и органоидов, ранее он разработал плацентарные и легочные чипы, которые в настоящее время проходят испытания на Международной космической станции.
Дэн Ху рассказал, что мигание было именно той особенностью, которую его команда хотела воспроизвести в своей модели глазной реплики.
«С инженерной точки зрения нам было интересно подумать о возможности имитации динамической среды мигающего человеческого глаза», - сказал г-н Ху. Успешное имитирование этой пленки также позволило смоделировать состояние, известное как «сухость глаз» (DED), которое может привести к зуду и воспалению из-за недостатка увлажнения.
Чтобы вызвать заболевание на их чипе, команда исследователей замедлила искусственное мигание с 12 до шести раз в минуту, отметив, что это значительно уменьшило объем слез. Затем группа исследователей протестировала исследуемый препарат и обнаружила, что он уменьшает некоторые воспаления, обычно наблюдаемые при сухости глаз.
Исследователи отмечают, что механизмы, стоящие за улучшением состояния искусственного глаза, не до конца поняты, но могут быть вызваны улучшенной смазкой или тем, что некоторые молекулы не дают начать процесс воспаления.
Уменьшенная модель не включает в себя полный набор клеток человеческого глаза, в ней отсутствуют кровеносные сосуды и нервы, а также большая часть иммунных клеток, обычно присутствующих в глазу. При таких заболеваниях, как сухость глаз, иммунная реакция играет ключевую роль в том, как проявляется болезнь. Есть и другие ограничения, на которые указывают исследователи, например, неспособность точно имитировать слезоточивость или взаимодействие человеческого глаза с физиологическими системами, присутствующими в живом, дышащем человеке.
«Я надеюсь, что наша платформа "глаз на чипе" будет и дальше развиваться и в будущем найдет применение в различных сферах, помимо испытаний лекарств, таких как тестирование контактных линз и операций на глазах ", - сказал аспирант Джонжун Со, соавтор исследования.
Опубликовано 20.08.2019