От клеток до мышей: как устроены лабораторные модели
Клеточная культура позволяет изучать отдельные клетки, а органоид воспроизводит часть свойств ткани. Исследователи выбирают модель под вопрос, который хотят решить: клеточный ответ, устройство ткани или процессы в живом организме.
Культура клеток и органоид
Пример традиционной культуры: клетки растут слоем на поверхности. Такая двумерная система отличается от пространственного устройства ткани. Органоиды создают из стволовых клеток, которые в заданных условиях выращивания самоорганизуются в трёхмерные структуры. Эти структуры сохраняют отдельные ключевые свойства соответствующего органа.
Что помещают на чип
«Орган на чипе» представляет собой небольшое устройство с клеточной культурой и микроканалами. Через них подают жидкость, обновляют питательные вещества и удаляют продукты обмена. В такой системе можно управлять потоками и механическими воздействиями.
Например, в модели лёгкого воспроизводят барьер между лёгочными пузырьками, альвеолами, и кровеносными капиллярами, а также растяжение, связанное с дыханием. Технологии чипов и органоидов можно объединять в одной модели.
Исследования в живом организме
Животные модели используют для изучения процессов в живом организме. FDA выделяет лабораторные подходы in vitro и исследования in vivo в описании доклинического этапа. После оценки доклинических результатов исследователи решают, переходить ли к испытаниям с участием людей.
При сравнении моделей учитывают состав клеток, пространственную организацию и функции, которые система воспроизводит.