В научном подразделении Гарвардского университета – институте биоинженерии Висса (США) созданы две уникальные модели полых органов. Первым образцом стала физическая модель лёгких человека, созданная с применением микротехнологий и методов тканевой инженерии. Она имитирует сложные физиологические и биохимические процессы в лёгких человека и позволяет осуществлять скрининг препаратов.

Технологии "орган-на-чипе" позволят отказаться от лабораторных животных
Следующая модель – «кишка-на-чипе», детально имитирующая гистологические и физиологические особенности человеческого кишечника. Устройство размером с флэшку состоит из центральной камеры (полости) с пористой мембраной, выстланной изнутри эпителиальными клетками кишечника человека. С помощью вакуумного насоса создаётся эффект перистальтических движений. Структура воссоздана столь точно, что в эксперимент можно ввести даже сохраняющие жизнеспособность микроорганизмы-симбионты, обычно в изобилии присутствующие в просвете кишечника здорового человека.

С практической точки зрения идеальными моделями для изучения влияния различных внешних факторов и лекарственных препаратов на организм человека являются сами люди. В силу очевидных причин такая практика применяется лишь на последних этапах клинических испытаний – уже после выяснения токсичности и всех основных эффектов. Поэтому современные медицинские исследования включают обязательный этап тестирования на лабораторных животных.

Подобные эксперименты характеризуются относительно низким показателем воспроизводимости результатов и этическими проблемами. Поскольку строение человека и лабораторных животных различается, существуют эмпирические методы пересчёта полученных результатов.

Согласно данным американского Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств, из-за различий в строении органов и систем большинство испытаний на животных оказываются малоинформативными при поиске способов лечения таких заболеваний человека, как лечение неспецифического язвенного колита и болезни Крона.

Избавиться от перечисленных недостатков призваны технологии «лаборатория-на-чипе», также известные в более узких вариантах: «орган-на-чипе» или «клетка-на-чипе». Они делают заметные успехи и в ближайшие годы смогут стать новым стандартом экспериментальных исследований.

Помимо устранения давних проблем, технологии «лаборатории-на-чипе» могут найти применение в практической медицине. Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA) выделило грант в размере 12,3 млн долларов для разработки портативной системы гемодиализа, в основе которой лежат достижения в этой области. Предполагается, что такая установка будет эффективно бороться с сепсисом у получившего ранения личного состава.

Производство таких мини-киборгов обещает подстегнуть развитие и в других областях, поскольку для их изготовления и совершенствования придётся решать целый комплекс актуальных научных задач.