Моргаючий робоглаз зімітував сухість сьогодення

Вчені створили модель зовнішніх шарів ока людини, що межують з навколишнім середовищем. Отримана мініатюрна система містить живі клітини, дозволяючи експериментально вивчати багато процесів, що відбуваються на очній поверхні, в тому числі патологічні - наприклад, синдром сухого ока. Одна з особливостей нового підходу - реалістичне моргання, завдяки якому стало можливо дослідити раніше недоступні для детального моделювання феномени, пишуть автори в журналі.

Людські органи мають складну структуру, що включає безліч клітин різних типів. Зокрема, зовнішні покриви органів формують спеціальні шари, покликані перешкоджати потраплянню чужорідних об'єктів і підтримувати гомеостаз - сталість внутрішніх умов. Однак, незважаючи на значний прогрес в плані розуміння подібних кордонів між тканинами, отримання їх повноцінних експериментальних моделей залишається серйозною проблемою.

Людське око в цьому сенсі не виняток, але його особливість полягає в сусідстві із зовнішнім середовищем. Ця обставина ускладнює роботу органу і накладає додаткові обмеження, пов'язані із захистом від несприятливих факторів і патогенів. У контексті ока модель органу могла б допомогти дослідити багато захворювань і знайти більш ефективні ліки, а також визначити роль моргання як в нормі, так і в разі запальних процесів.

У роботі американських вчених під керівництвом Тонина Уна (Dongeun Huh) представлено мініатюрний аналог очної поверхні, створений методами зворотної розробки, тобто за допомогою копіювання готового зразка. Ключовою відмінністю даної розробки від альтернатив є облік моргання і включення живих людських клітин, що дозволяє відтворити близьку до справжньої реакцію на лікарський препарат.

Створена авторами модель відповідає реальному оку за геометрією та клітинним складом зовнішніх шарів. Модель складається з 3D-біопечатного куполоподібного каркаса, який пов'язаний із системою постачання поживної рідини, слізним каналом і біоміметичним століттям, здатним здійснювати поступальні рухи. За основну речовину рогівки (строми) відповідають поміщені всередину каркаса кератоцити рогівки (фібробласти рогової оболонки), оточені позаклітинною матрицею з гідрогелю. Живі клітини були отримані з рогівки і сполучної оболонки (кон'юнктиви) ока людини.

Експериментуючи з отриманою моделлю, автори змогли успішно відтворити пов'язаний з підвищеним випаровуванням сліз сухий кератокон'юнктивіт, також званий синдромом сухого ока, і показали можливість перевірки ефективності ліків на прикладі лубрицина. Імітація морганія дозволила зібрати дані, що вказують на істотну роль викликаних рухом століття сил в перерозподілі клітин в рогівці, проте ці результати необхідно підтвердити додатковими експериментами.

Автори підсумовують, що системи, подібні до представленої в даній роботі, цілком можуть в майбутньому повністю замінити тваринні моделі в якості платформи для преклінічних досліджень препаратів проти очних захворювань. У поточному вигляді моделі відображено лише основні елементи справжнього ока, для повноцінного відтворення знадобиться значне ускладнення, в тому числі включення судинного живлення, додавання імунних клітин та іннервація.

Раніше повідомлялося, що в США почалися випробування імплантованого в мозок чіпа для відновлення зору, а біонічне око навчилося читати верхню сходинку офтальмологічної таблиці. Про зір людини ми розповідали в матеріалі «Зір як він є». Також ми детально описували спосіб лазерного коригування зору в тексті «Тонше алмазного ножа».