Ученые разработали первую в мире "вагину-на-чипе", в которой используются живые клетки и бактерии для имитации микробной среды человеческого влагалища.
Это может помочь в тестировании лекарственных препаратов против бактериального вагиноза (БВ), распространенного микробного дисбаланса, который делает миллионы людей более восприимчивыми к заболеваниям, передающимся половым путем, и подвергает их риску преждевременных родов во время беременности.
По словам Дона Ингбера, биоинженера из Института биологической инженерии Гарвардского университета, здоровье влагалища трудно изучать в лабораторных условиях, в том числе потому, что у лабораторных животных "совершенно другой микробиом", чем у людей. Чтобы решить эту проблему, он и его коллеги создали уникальный чип, описанный в журнале Microbiome: прямоугольный полимерный корпус длиной в дюйм, содержащий живую ткань влагалища человека от донора и поток материала, переносящего эстроген, для имитации влагалищной слизи.
Так называемые органы-на-чипе имитируют реальные функции организма, что облегчает изучение заболеваний и тестирование лекарств. Предыдущие примеры включали модели легких и кишечника. В данном случае ткань действует подобно настоящей вагине в некоторых важных аспектах. Она даже реагирует на изменения уровня эстрогена, регулируя экспрессию определенных генов. И она может выращивать микробиом, похожий на человеческий, с преобладанием "хороших" или "плохих" бактерий. Например, в большинстве случаев "бактерии Lactobacilli поддерживают кислотность влагалища", - объясняет Рут Маккей из Лондонского университета, которая не принимала участия в новом исследовании. "Но потом приходят гарднереллы... и создают щелочную среду". Это может привести к БВ.
Ингбер и его коллеги продемонстрировали, что лактобациллы, растущие на ткани чипа, помогают поддерживать низкий уровень pH, вырабатывая молочную кислоту. И наоборот, если исследователи вводят гарднереллу, в чипе повышается рН, повреждаются клетки и усиливается воспаление: классические признаки БВ. Другими словами, чип может показать, как здоровый или нездоровый микробиом влияет на влагалище. Следующий шаг - персонализация. Ингбер говорит, что его команда уже начала изучать различные микробиомы людей, загружая их личные бактериальные сообщества на чипы с помощью вагинальных мазков, взятых у доноров.
Чип - это настоящий скачок вперед, говорит врач по сексуальному здоровью Ачьюта Нори из Лондонского университета Святого Георгия, который не принимал участия в исследовании. "Это может изменить нашу медицинскую практику", - говорит он. Нори отмечает, что его особенно радует перспектива проверить, как типичное лечение антибиотиками против БВ влияет на различные штаммы бактерий. В настоящее время "качество доказательств по большинству [вопросов] женского здоровья очень, очень низкое", - считает он. "Это возможность приблизить женское здоровье к реальности, используя современные технологии".
Критики технологии "орган-на-чипе" часто поднимают вопрос о том, что она моделирует органы в отрыве от остального тела. "У нее есть свои ограничения, - говорит Маккей. Например, многих исследователей интересуют изменения микробиома влагалища, происходящие во время беременности, поскольку существует связь между БВ и родовыми осложнениями. Хотя ткань чипа реагирует на эстроген, Маккей не уверен, что она может полностью имитировать беременность без обратной связи с другими органами. Ингбер утверждает, что для моделирования таких крупных процессов, как беременность, исследователям "может не понадобиться все остальные сложности, которые люди считают важными". Тем не менее, его команда уже работает над соединением чипа влагалища с чипом шейки матки, что может лучше отобразить большую репродуктивную систему.
Даже если некоторые приложения потребуют дополнительных разработок, Маккей очень рада, что чип стал реальностью. По ее словам, помимо того, что это важное технологическое достижение, интерес такого специалиста, как Ингбер, которого она называет "крестным отцом" технологии чипирования органов, может помочь стандартизировать исследования влагалища. "Вокруг этого не должно быть никакой стигмы", - говорит она. "Но она есть".
