Специалисты Института регенеративной медицины Сеченовского Университета Минздрава России разработали прототип «кожи-на-чипе», заселенной характерными для микробиома бактериями. Новая модель позволит испытывать препараты от дерматологических заболеваний с учетом влияния микробиома на компоненты лекарств, а также изучать механизмы развития болезней кожи. Исследования ведутся при поддержке гранта РНФ №23-25-00503.
С теми или иными заболеваниями кожи ежегодно сталкиваются миллионы россиян. Несмотря на активные исследования в области причин развития таких болезней и поиска способов их лечения, до клинического применения доходит лишь небольшое число новых препаратов. Одна из причин этого — сложность их разработки, связанная в том числе с недостаточно точными моделями кожи для проверки эффективности. В частности, в существующих моделях не воссоздается микробиом кожи, включающий множество бактерий, вирусов и грибов. При этом микроорганизмы в значительной степени влияют на метаболизм и эффективность наносимых на кожу субстанций, поэтому активность микробиома необходимо учитывать при создании новых средств.
«Микроорганизмы взаимодействуют с компонентами препаратов, могут их разлагать, что-то задерживать на поверхности кожи, что-то переносить в более глубокие слои. Эти факторы необходимо учитывать и при разработке новых терапевтических соединений, и при подборе вспомогательных компонентов», — пояснила руководитель дизайн-центра «Биофабрика» Сеченовского Университета Полина Бикмулина, руководитель проекта.
Чтобы сформировать модель, максимально приближенную к реальности, ученые Сеченовского Университета создали прототип «кожи-на-чипе». Основой модели послужила коллагеновая мембрана, заселенная кератиноцитами — самыми многочисленными клетками эпидермиса, и фибробластами — основными клетками дермы. На верхней ее части обитают характерные для микробиома бактерии. Мембрана располгается в микрофлюидном чипе, который обеспечивает клетки и бактерии необходимыми питательными веществами. С самого начала «кожа» и микробиом культивируются вместе, образуя единую систему.
Сейчас ученые тестируют реакцию разработанной модели на стандартные лекарственные вещества — необходимо убедиться, что она действительно ведет себя, как настоящая кожа. После этого можно будет перейти к испытаниям и других препаратов.
«В дальнейшем модель можно будет использовать не только для тестирования препаратов, но и для изучения механизмов развития кожных заболеваний, например, акне. Бактериальный консорциум играет в патогенезе важную роль, и модель позволит выяснить, какие бактерии более важны, какие — менее, и как они взаимодействуют между собой, чтобы поддерживать здоровый микробиом», — отметила Полина Бикмулина.
Продолжением работы станет моделирование и других тканей и органов «на чипе»: микрофлюидные технологии открывают широкие возможности для поддержания жизнеспособности клеток. Так, сейчас в лаборатории прикладной микрофлюидики ИРМ ведется проект по созданию печени-на-чипе для детального анализа взаимодействия различных типов клеток.
