W czasach wszechobecnych ekranów i wyniszczającego wzrok wgapiania się w nie bez dbania o odpowiednie nawilżenie oka, droga do zgarnięcia do swojego bagażu chorób zespołu suchego oka jest ponoć kwestią czasu. Dlatego też naukowcy nieustannie próbują ją zwalczać, a ich najnowsze odkrycie w tej kwestii sprowadza się do repliki oka na chipie wraz z mrugającą powieką.
Czytaj też: Astronomowie odkryli cztery nieznane wcześniej gorące Jowisze
Wspomniany „gadżet” pomaga naukowcom i twórcom leków w lepszym zrozumieniu i leczeniu zespołu suchego oka. Jest wspólnym wysiłkiem wielu naukowców i zespołów, gdzie największą rolę odegrało Laboratorium Huha, które specjalizuje się w tworzeniu narządów na chipie, zapewniających mikroinżynieryjne platformy (w tym proksymalne płuca i szpik kostny). Laboratorium spędziło lata na dopracowywaniu swojego układu scalonego, dzięki czemu otrzymała nagrodę Lush 2018 w zamian za obietnicę testowania leków, chemikaliów i kosmetyków bez udziału zwierząt.
W najnowszym projekcie Huh wraz z Labolatorium Seo skupiło się na zaprojektowaniu modelu oka, który mogłoby naśladować prawdziwe oko niedotknięte i dotknięte zespołem suchego oka. Dzięki temu mogą eksperymentalnie testować swoje nowe leki bez ryzyka i poświęcenia organizmów żywych.
Aby skonstruować to oko na chipie, rozpoczęto od porowatej podstawy z trójwymiarowym nadrukiem wielkości mniej więcej groszowej monety i kształtu soczewki kontaktowej, na której są hodowane ludzkie komórki oka. Komórki rogówki rosną na wewnętrznym kręgu rusztowania, barwione na żółto, a komórki spojówki, specjalnej tkanki pokrywającej białą część ludzkich oczu, rosną na otaczającym czerwonym kółku. Płytka żelatyny działa tak, jak powieka, mechanicznie przesuwając się po oku i dostarczając barwione na niebiesko łzy.
Dla osób z zespołem suchego oka to „łzowe nawilżenie” odparowuje szybciej niż jest uzupełniane, co powoduje stan zapalny i podrażnienie. Częstą przyczyną tej choroby jest nie bez powodu zmniejszenie częstotliwości mrugania, a okazuje się, że cierpi na nią aż 14 procent światowej populacji.
Nowa przyszłość dla zespołu suchego oka
Po upewnieniu się, że replika oka zachowuje się tak, jak… prawdziwe oko, naukowcy wzięli się za próby z udziałem eksperymentalnych leków. Zespół wywołał warunki towarzyszące chorobie, zmniejszając sztuczne mruganie urządzenia o połowę i ostrożnie tworząc zamknięte środowisko, które symulowało wilgotność w warunkach rzeczywistych. Ich pierwszym strzałem był lek na bazie białka znajdującego się głównie w tym płynie smarującym, który chroni stawy.
Porównując wyniki testów naukowcy byli w stanie pogłębić wiedzę na temat działania smariny i wykazać, że ten lek działa, ale to dopiero początek wykorzystywania tej „platformy testowej”. Ta okazała się na swój sposób rewolucyjna:
Początkowo komórki rogówki zaczynają swoje życie, jako pojedyncza warstwa, ale stają się rozwarstwione i tworzą wiele warstw w wyniku różnicowania, co dzieje się, gdy komórki te są hodowane na granicy faz powietrze-ciecz. Tworzą one również szczelne połączenia komórka-komórka i cechuje je zestaw markerów podczas różnicowania. Co ciekawe, odkryliśmy, że siły mechaniczne spowodowane mruganiem faktycznie pomagają komórkom różnicować się szybciej i bardziej skutecznie. Gdy komórki rogówki hodowano w powietrzu w obecności mrugania, tempo i zakres różnicowania znacznie wzrosło w porównaniu do modeli statycznych bez mrugania. W oparciu o ten wynik spekulujemy, że wywołane mrugnięciem siły fizjologiczne mogą przyczyniać się do różnicowania i utrzymywania rogówki.
Jesteśmy szczególnie dumni z faktu, że nasza praca stanowi świetny i rzadki przykład interdyscyplinarnych działań obejmujących szerokie spektrum działań badawczych, od projektowania i wytwarzania nowych systemów bioinżynierii po modelowanie złożonych chorób ludzkich in vitro po testowanie leków. Myślę, że to właśnie czyni nasze badanie wyjątkowym i reprezentatywnym dla innowacji, które można osiągnąć dzięki technologii organu-na-chipie.
Czytaj też: Bandaż hydrożelowy wykorzystuje ciepło ciała do przyspieszenia gojenia się ran
Źródło: Medical Express
