Учёные создали миниатюрный «кровеносный сосуд на чипе», чтобы изучить, как змеиный яд вызывает смертельное внутреннее кровотечение, и помочь разработать новые противоядия, дабы его остановить.
Новая 3D-модель содержит клетки, выстилающие кровеносные сосуды человека, известные как эндотелиальные клетки, а также внеклеточный матрикс, или физическую структуру, поддерживающую эти клетки. Устройство точно имитирует форму и клеточный состав крошечных кровеносных сосудов тела и показывает, как через них протекает кровь.
Ранее учёные уже разрабатывали подобные чипы органов для имитации различных систем организма и тестирования новых лекарств. В этом случае исследователи использовали свою крошечную модель кровеносных сосудов, чтобы точно выяснить, как различные типы змеиного яда повреждают кровеносные сосуды. Команда представила свои выводы в исследовании, опубликованном во вторник (4 июня) в журнале Scientific Reports.
Команда подвергла новый чип воздействию яда четырёх видов змей: индийской кобры (Naja naja), западноафриканской ковровой гадюки (Echis ocellatus), многополосного крайта (Bungarus multicinctus) и мозамбикской плюющейся кобры (Naja mossambica). Все эти змеи принадлежат к самым ядовитым семействам змей — гадюкам и аспидам.
Исследователи использовали специальные методы визуализации, чтобы заглянуть внутрь чипов, пока через них проходил яд. Они обнаружили, что некоторые из этих ядов могут напрямую повреждать мембраны эндотелиальных клеток, в то время как другие отделяют клетки от их внеклеточного матрикса, что приводит к разрушению кровеносных сосудов.
«Эта модель даёт точное представление о том, как токсины поражают кровеносные сосуды», — сказал в своём заявлении Матьяс Биттенбиндер (Mátyás Bittenbinder), ведущий автор исследования и научный сотрудник Университета Врие в Амстердаме и Naturalis Biodiversity Center в Нидерландах.
«Эти знания помогут нам разработать более эффективные методы лечения змеиных укусов, а также снизят необходимость проведения исследований на мышах», — сказал он.
В то время как мыши и другие животные имеют общие аспекты биологии человека, кровеносный сосуд на чипе включает в себя настоящие клетки человека, и его можно легче и дешевле контролировать в лаборатории.
Имея в руках новый чип, в будущем команда планирует подвергнуть модель воздействию большего количества змеиных ядов.
В целом известно, что ядовитыми являются более 600 видов змей. Помимо воздействия на систему кровообращения, змеиный яд может нанести серьёзный вред организму, вызывая паралич, из-за которого жертва перестаёт дышать, а также вызывая необратимую почечную недостаточность и обширное повреждение тканей.
Ежегодно во всём мире ядовитыми змеями кусаются от 1,8 до 2,7 миллиона человек. Из них от 81 тыс. до 138 тыс. умирают от последствий укуса, тогда как в три раза больше людей в результате получают постоянную инвалидность, например ампутацию.
Наиболее эффективным средством лечения укусов ядовитых змей является противоядие, которое усиливает иммунную реакцию организма человека на яд. Противоядие обычно получают путём инъекции специфического яда крупным животным, например лошадям или овцам, с последующим выделением антител, которые животные вырабатывают в ответ. Эти антитела затем очищают и вводят людям после укуса змеи.
Однако противоядия не всегда эффективны и могут вызывать у некоторых людей аллергические реакции. Таким образом, существует потребность в новых типах противоядия, и некоторые учёные сейчас работают над созданием универсального противоядия.
По словам исследовательской группы, новый кровеносный сосуд на чипе может помочь в процессе тестирования новых противоядий, а также снизить зависимость учёных от экспериментов на животных.
