«Дышащие» лёгкие-на-чипе включились в борьбу с туберкулёзом

Группа исследователей потратила несколько месяцев на поиски единой культуральной среды, которая бы одновременно поддерживала жизнеспособность эпителиальных, эндотелиальных и иммунных клеток. Некоторые клетки находились на устройстве до 22 дней.

Затем аппарат начал «дышать». В отличие от систем, которые растягивают клетки в двух измерениях, устройство AlveoliX использует отрицательное давление, имитирующее натяжение диафрагмы, для создания трехмерной кривизны. Данные чипа показали, что это механическое растяжение существенно изменило иммунные пути для всех трех типах клеток.

Когда учёные «заразили» устройство штаммом M. tuberculosis H37Rv, инфекция протекала иначе, чем в обычной культуре клеток, в которой бактерии часто поражают клетки хозяина в течение нескольких дней. Здесь же патоген поглотили как макрофаги, так и эпителиальные клетки, но большинство из них не были восприимчивы к размножению, то есть бактерии проникли внутрь, но не размножились. Рост был медленным.

В некоторых местах макрофаги начали собираться в большие скопления, при этом в центре находились мертвые клетки, живые макрофаги давили с краев, а бактерии размножались внутри некротического ядра. Эти структуры на ранней стадии развития напоминали гранулемы — еще не созревшие, но приближающиеся к этому состоянию.

Одно из заметных упущений: чип не показал образования тяжей M.tuberculosis, то есть роста вирулентных бактерий в виде веревкообразных структур. Исследование 2023 года, проведенное на основе традиционной модели лёгкого-на-чипе, показало, что образование тяжей способствует уклонению от иммунного ответа и развитию устойчивости к антибиотикам. Авторы считают это перспективным фактором, который стоит изучить в будущем применительно к различным генетическим характеристикам доноров.