კორეის მოწინავე მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ინსტიტუტის (KAIST) მკვლევართა ჯგუფმა შეიმუშავა ინოვაციური სისტემა, რომელიც ორგანოებს შორის ფიზიოლოგიური ურთიერთქმედების მაღალი სიზუსტის მოდელირებას უზრუნველყოფს.
პლატფორმა საშუალებას იძლევა დეტალურად შევისწავლოთ რაბდომიოლიზის განვითარების მექანიზმები. რაბდომიოლიზი წარმოადგენს კუნთოვანი ქსოვილის დესტრუქციას, რომელიც შეიძლება გამოწვეული იყოს სხვადასხვა ეტიოლოგიური ფაქტორით: მედიკამენტოზური ზემოქმედებით, ექსტრემალური ფიზიკური დატვირთვით (მაგალითად, მარათონული სირბილი) ან მექანიკური ტრავმით (კუნთოვანი ქსოვილის კომპრესია).
ამ პროცესის დროს სისხლის მიმოქცევაში ხვდება კუნთის სტრუქტურული ცილა – მიოგლობინი. მიუხედავად იმისა, რომ იგი ორგანიზმისთვის ბუნებრივ ნივთიერებას წარმოადგენს, მისი ჭარბი კონცენტრაცია ნეფროტოქსიკურია და თირკმლის მწვავე უკმარისობას განაპირობებს. აქამდე სამეცნიერო საზოგადოებისთვის გამოწვევას წარმოადგენდა კუნთოვანი დეგრადაციის პროდუქტების თირკმელზე ზემოქმედების პირდაპირი მონიტორინგი რეალურ დროში.
ორგანო ჩიპზე: როგორ მუშაობს ახალი სისტემა?
ახალი ტექნოლოგია წარმოადგენს მოდულურ, ასაწყობ მიკროფლუიდურ ჩიპს. მისი უმთავრესი უპირატესობა იმაში მდგომარეობს, რომ ორგანოების ქსოვილები ერთმანეთთან ფუნქციურად არის დაკავშირებული, თუმცა, საჭიროების შემთხვევაში, მათი განცალკევებაც თავისუფლად არის შესაძლებელი.
სისტემა ეფუძნება სამგანზომილებიან ინჟინერიას. მცირე ზომის ჩიპზე განთავსებულია 3D მოდელირებული კუნთოვანი ქსოვილი და თირკმლის ფუნქციონირებისთვის გადამწყვეტი, პროქსიმალური არხების ეპითელური უჯრედები.
ტექნოლოგიის მოქნილობა საშუალებას იძლევა, კუნთი და თირკმელი თავდაპირველად ცალ-ცალკე, მათთვის ინდივიდუალურად შერჩეულ ოპტიმალურ გარემოში გაიზარდოს. ისინი ერთმანეთს მხოლოდ უშუალოდ ექსპერიმენტის დროს უკავშირდება, რათა ორგანოებს შორის ურთიერთქმედება მოხდეს.
ანალიზის სიზუსტეს განაპირობებს ის ფაქტი, რომ ექსპერიმენტის დასრულების შემდეგ ქსოვილების კვლავ განცალკევებაა შესაძლებელი. ეს მეცნიერებს საშუალებას აძლევს, თითოეულ ორგანოში მომხდარი ცვლილებები დამოუკიდებლად, რაოდენობრივად და მაქსიმალური სიზუსტით შეაფასონ.
ექსპერიმენტი მედიკამენტებზე
მკვლევარებმა სისტემის ეფექტურობა ისეთ ფართოდ გავრცელებულ ფარმაკოლოგიურ პრეპარატებზე გამოსცადეს, როგორიცაა ატორვასტატინი (ჰიპოლიპიდემიური საშუალება ქოლესტერინის დონის დასარეგულირებლად) და ფენოფიბრატი. აღსანიშნავია, რომ სტატინების ჯგუფის მედიკამენტები თანამედროვე მედიცინაში კარდიოვასკულური დაავადებების პრევენციის ოქროს სტანდარტს წარმოადგენს და მათი მიღებისას კუნთოვანი გართულებების განვითარების რისკი კლინიკურ პრაქტიკაში უკიდურესად დაბალია.
მიუხედავად ამისა, იშვიათ შემთხვევებში გამოვლენილი ნეგატიური ეფექტების შესასწავლად, აღნიშნულმა ბიოჩიპმა მეცნიერებს უპრეცედენტო შესაძლებლობა მისცა, დეტალურად დააკვირდნენ იმ მოლეკულურ მექანიზმებს, რომლებიც კუნთოვანი ქსოვილის დაზიანებას უდევს საფუძვლად. ეს ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა, ლაბორატორიულ პირობებში მოხდეს იმ იშვიათი სცენარების სიმულირება, რომელთა პროგნოზირება აქამდე ტრადიციული მეთოდებით რთული იყო.
ჩიპზე ჩატარებულმა ტესტმა აჩვენა, რომ კუნთების დონეზე მნიშვნელოვანი ცვლილებები მოხდა: შემცირდა კუნთის შეკუმშვის ძალა, დაირღვა მისი სტრუქტურული მთლიანობა და მკვეთრად გაიზარდა ისეთი დაზიანების მარკერების გამოყოფა, როგორიცაა მიოგლობინი და CK-MM.
პარალელურად, თირკმლის დონეზე გამოვლინდა, რომ კუნთიდან გამოყოფილმა ტოქსიკურმა ნივთიერებებმა გამოიწვია თირკმლის უჯრედების კვდომა. ამასთანავე, დაფიქსირდა დაზიანების სპეციფიკური ბიომარკერების, NGAL-ისა და KIM-1-ის, მკვეთრი მატება, რაც თირკმლის მწვავე უკმარისობაზე მიანიშნებს.
რატომ არის ეს მიღწევა მნიშვნელოვანი?
ეს კვლევა, რომელიც ჟურნალ Advanced Functional Materials-ში გამოქვეყნდა, საფუძველს უყრის წამლების გვერდითი მოვლენების ადრეულ ეტაპზე პროგნოზირებას. მეცნიერების თქმით, ეს პლატფორმა მომავალში დაგვეხმარება პერსონალიზებული მედიცინის განვითარებასა და თირკმლის მწვავე დაზიანების მიზეზების უფრო ღრმად შესწავლაში, რაც ადამიანის სიცოცხლისთვის საფრთხის შემცველ რისკებს მინიმუმამდე დაიყვანს.
