Thông tin mới về 'mô hình tim trong vi mạch'

TPO - Trái tim được coi là một trong những cơ quan quan trọng nhất trong cơ thể. Để hiểu rõ hơn về hoạt động bên trong trái tim, các nhà khoa học đã tái tạo đặc điểm sinh học của cơ quan này trong một vi mạch, một thiết bị có kích thước tương đương với chiếc thẻ tín dụng.

Thiết bị 'mô hình tim bên trong vi mạch' mới được phát triển bởi nhóm nghiên cứu từ Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) của Mỹ, mô phỏng sự tương tác của các tế bào tim người. Các nhà nghiên cứu cho biết, công nghệ này có thể được sử dụng để nghiên cứu bệnh tim, một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong ở Mỹ.

Các thí nghiệm truyền thống trên chuột và khỉ trong phòng thí nghiệm không thể hoàn toàn mô tả được cách bệnh phát triển hoặc hiệu quả của thuốc trên cơ thể con người. Do đó, các nhà nghiên cứu đang cố gắng phát triển các phương pháp mô phỏng chính xác hơn về sự phức tạp của các cơ quan con người trong phòng thí nghiệm. Điều này cực kỳ quan trọng trong việc phát triển thuốc, vì 90% các loại thuốc ứng cử viên hiện không thành công khi thử nghiệm lâm sàng trên con người.

Mô hình tim trong vi mạch

Các mô hình mới đang được phát triển bao gồm các cơ quan hoặc cơ quan thu nhỏ được nuôi cấy từ tế bào gốc trên vi mạch, trong đó các tế bào được phát triển trên một vi mạch mô phỏng các cơ quan trong cơ thể người. Nhiều cơ quan đã được mô phỏng trong các vi mạch như vậy, bao gồm phổi, thận và âm đạo.

Đặc biệt, các nhà khoa học đã phát triển các mô hình tim trong vi mạch để nghiên cứu cách tim phục hồi sau chấn thương và bệnh tim cũng như hỗ trợ nghiên cứu về thuốc. “Tim trong vi mạch” thậm chí còn được gửi lên vũ trụ để nghiên cứu tác động của trọng lực lên tim.

Trong một tuyên bố mới, nhóm nghiên cứu tại NIST cho biết công nghệ này, bao gồm mô hình tim trong vi mạch mới của họ, có thể tăng tốc việc phát triển thuốc, giúp nó nhanh chóng, an toàn và chính xác hơn. Điều quan trọng là, những mô hình này không thể thay thế các thử nghiệm lâm sàng trên người.

Darwin Reyes, kỹ sư y sinh tại NIST, người đứng đầu việc phát triển vi mạch mới, cho biết: “Hệ thống này có thể được xem xét để sản xuất sinh học và y học tái tạo tim và các cơ quan khác trên vi mạch”.

Phát triển tế bào tim người

Những vi mạch chứa tim thường có vỏ trong suốt hoặc bán trong suốt và khi nhìn vào bên trong, các nhà nghiên cứu có thể thấy chất lỏng chạy qua các kênh nhỏ nối với nhau như dòng nước. Trong trường hợp của NIST, họ đã mô phỏng các mạch máu trong tim. Các nhà khoa học phát triển tế bào tim người bên trong và có thể nghiên cứu cách tế bào phản ứng với việc bổ sung các loại thuốc khác nhau.

Reyes cho biết, không giống như các mô hình tim trong vi mạch hiện có, các tế bào trong mô hình NIST mới có thể được sắp xếp để chúng có thể giao tiếp với nhau thông qua các phân tử. Ông cho biết, bước tiếp theo của nhóm là đánh giá cách các tế bào tim này hoạt động trong điều kiện bình thường và do căng thẳng gây ra.

Các chip nội tạng khác nhau cũng có thể được kết hợp với nhau - ví dụ, chip gan có thể được liên kết với chip tim. Điều này giúp các nhà khoa học nghiên cứu cách hai cơ quan này tương tác sau khi tiếp xúc với một loại thuốc cụ thể.

Trong một đánh giá gần đây về các công nghệ này, được công bố trên tạp chí Lab on a Chip, Reyes và một đồng nghiệp đã nhấn mạnh rằng cần thực hiện một số công việc quan trọng trước khi các mô hình cơ quan của con người trong chip có thể được sử dụng trong các thử nghiệm thuốc tiền lâm sàng. Ví dụ, tế bào tim được sử dụng trong các thiết bị này được nuôi từ tế bào gốc trong bào thai đang phát triển.

Tiềm năng của những thiết bị này đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ công nhận vào năm ngoái, khi họ ra phán quyết rằng chúng có thể thay thế thử nghiệm trên động vật truyền thống, miễn là dữ liệu của chúng đủ mạnh.