Sztuczna wątroba do badań toksyczności
Zgodnie z polityką UE badanie toksyczności związków chemicznych i kosmetyków powinno wkroczyć w nowy etap, na którym wykorzystanie zwierząt będzie ograniczone. Ponadto zapotrzebowanie na wydłużony monitoring toksycznego wpływu określonej substancji i słaba zgodność między danymi zwierzęcymi i ludzkimi wymuszają stworzenie nowatorskich metod badawczych. W tym celu naukowcy z finansowanego przez UE projektu HEMIBIO (Hepatic microfluidic bioreactor) zaproponowali wygenerowanie biologiczno-inżynieryjnego urządzenia naśladującego skomplikowaną strukturę i funkcjonowanie ludzkiej wątroby. Bioreaktor ten odzwierciedla oddziaływanie hepatocytów z niemiąższowymi elementami wątroby, w tym z komórkami Ito (HSC) oraz wątrobowymi śródbłonkowymi komórkami zatokowymi (LSEC). Działa on wysokoprzepustowo oraz umożliwia badanie toksyczności kosmetyków i związków chemicznych in vitro przez ponad miesiąc. Naukowcy scharakteryzowali najpierw pierwszorzędowe ludzkie HSC i LSEC na poziomie czynnościowym i transkrypcyjnym. Pomogło to w wyjaśnieniu procesu różnicowania każdego z typów komórek i pozwoliło na uzyskanie nieśmiertelnych hepatocytów jako optymalnych populacji komórkowych. Żywotność tych komórek, jak również poziom tlenu i glukozy oraz pH w bioreaktorze monitorowano w trybie ciągłym poprzez specyficzne czujniki. Podczas budowy bioreaktora naukowcy z konsorcjum przyjęli dwa podejścia, polegające na zastosowaniu bazującego na przeciwciałach systemu mikrofluidycznego oraz bioreaktora przepływowego. W pierwszym wykorzystano powierzchnię modyfikowaną streptawidyną, umożliwiającą zastosowanie sprzężonych z awidyną przeciwciał do kierowania różnicowaniem komórek w urządzeniach mikrofluidycznych. Przepływowy reaktor ze stali nierdzewnej chroni hepatocyty przed siłami ścinającymi utrzymując stabilne gradienty tlenu i składników odżywczych. Podsumowując, innowacyjne narzędzia uzyskane w ramach projektu HEMIBIO można wykorzystać w przemyśle farmaceutycznym bądź kosmetycznym do badania toksyczności. Mogą one służyć również jako model włóknienia wątroby do identyfikacji leków wywołujących to zaburzenie.
Słowa kluczowe
Wątroba, badanie toksyczności, narządy, bioreaktory komórkowe, kosmetyki, HEMIBIO, hepatocyty
