Studija iz Francis Crick Institute opisuje pluća‑na‑čipu napravljena od genetski identičnih ćelija iz jedne ljudske matične ćelije kao model za praćenje rane faze infekcije tuberkulozom. U modelu su zapažene nekrotične jezgre u makrofagima i kolaps endotelnih i epitelnih barijera već pet dana nakon infekcije. Uklanjanje gena ATG14 povećalo je podložnost makrofaga ćelijskoj smrti i njihovu fagocitozu bakterija. Platforma obećava smanjenje testiranja na životinjama i napredak ka personalizovanoj medicini.
Pluća‑na‑čipu: Novi model razotkriva rane faze tuberkulozne infekcije
This ‘Lung-on-a-Chip’ May Help Fight TuberculosisJ Studios - Getty Images
Tuberkuloza i dalje je jedna od najopasnijih infektivnih bolesti na svetu, a novi laboratorijski model — pluća‑na‑čipu — pomaže naučnicima da bolje razumeju kako Mycobacterium tuberculosis napada najranjiviji deo pluća. Istraživanje vođeno u Francis Crick Institute i objavljeno u Science Advances predstavlja čip izrađen od genetski identičnih ćelija dobijenih iz jedne ljudske matične ćelije, što omogućava detaljno praćenje rane faze infekcije.
Šta su pluća‑na‑čipu i zašto su važna?
Organ‑on‑a‑chip tehnologija kombinuje žive ćelijske kulture sa mikrofabrikacijom kako bi stvorila funkcionalne modele organa. Pluća‑na‑čipu imitiraju strukturu vazdušnih kesica i barijera plućnog tkiva, ali u ljudskom kontekstu — za razliku od studija na miševima — što omogućava preciznije proučavanje ljudskog odgovora na infekciju.
Ključni nalazi eksperimenta
Istraživači su u čip uneli makrofage pre izlaganja tuberkuloznim bakterijama i pratili događaje tokom nekoliko dana. Uočeno je formiranje „nekrotičnih jezgara“ — klastera mrtvih ćelija okruženih živim makrofagima — a već pet dana nakon infekcije došlo je do kolapsa endotelnih i epitelnih barijera u modelu. Ovi rezultati osvetljavaju ono što tim naziva "crnom kutijom" — period između inicijalne infekcije i pojave simptoma.
„Vazdušne kesice u plućima predstavljaju ključnu prvu barijeru protiv infekcija kod ljudi, ali smo ih tradicionalno posmatrali kod životinja kao što su miševi. Razlike u imunološkim ćelijama i progresiji bolesti podstiču razvoj alternativnih modela,“ rekao je Max Gutierrez, viši autor studije.
Tim je takođe genetski izmenio neke ćelije: uklonjen je gen ATG14, koji učestvuje u procesu razgradnje oštećenih ćelija i stranih čestica (autofagija). Makrofagi bez ATG14 bili su podložniji ćelijskoj smrti u mirovanju i pokazali su veću sklonost fagocitozi tuberkuloznih bakterija kada su zaraženi, što potvrđuje ulogu ovog gena u održavanju imunskog odgovora.
„Sada možemo da pravimo čipove od ljudi sa određenim genetskim mutacijama kako bismo testirali kako infekcija utiče na njih i kako različiti tretmani deluju,“ rekao je Jakson Luk, prvi autor studije.
Šire implikacije
Pluća‑na‑čipu otvaraju dve važne mogućnosti: omogućavaju proučavanje rane dinamike infekcije u ljudskim ćelijama i mogu ubrzati prelazak sa ispitivanja na životinjama ka modelima koji bolje odražavaju ljudsku biologiju. Takođe, platforma podržava razvoj personalizovane medicine — čipovi mogu biti izvedeni iz matičnih ćelija pojedinaca sa specifičnim genetskim profilima kako bi se testirala efikasnost lekova i individulani odgovori.
Kontekst i značaj
Prema Svetskoj zdravstvenoj organizaciji, u 2024. godini 10,7 miliona ljudi bilo je inficirano tuberkulozom, a 1,23 miliona je preminulo. Tuberkuloza ostaje neravnomerno raspoređena bolest koja posebno pogađa siromašnije zajednice, što je podsećanje na povezanost javnog zdravlja i društvene jednakosti. Modeli poput pluća‑na‑čipu mogu doprineti razvoju ciljnih terapija i boljoj zaštiti najugroženijih.
Iako ova studija ne predstavlja konačno rešenje za tuberkulozu, predstavlja značajan korak ka dubljem razumevanju rane faze infekcije i razvoja metoda koji su bliži ljudskoj biologiji nego tradicionalni životinjski modeli.
Pomozite nam da budemo bolji.
