Ученые из Института биомедицинских исследований Фралина при VTC создали искусственную модель поддерживающей ткани лимфатического узла, чтобы изучать иммунные процессы в организме человека. Вместе с коллегами из Университета Вирджинии они разработали биотехнологическую копию лимфоузла — ключевого элемента иммунной системы.

Исследование, опубликованное в журнале APL Bioengineering, направлено на создание модели, которая точно воспроизводит движение жидкости — естественный процесс, происходящий в лимфоузлах.

Эта система работает как «лимфоузел на чипе»: она имитирует среду настоящего лимфоузла, включая ток жидкости и взаимодействие клеток, чтобы изучать иммунные реакции вне тела. Такие лабораторные модели нужны, чтобы тестировать новые методы лечения и лучше понимать работу иммунитета.

Искусственный лимфоузел может быть полезен во многих областях:

• Он дешевле экспериментов на мышах.
• Поскольку модель создана из человеческих тканей, результаты точнее и лучше применимы к реальной медицине.
• Ее можно адаптировать под конкретных пациентов, чтобы подбирать более безопасные и эффективные способы усиления иммунитета при разных болезнях.

Какие заболевания поможет изучить

В первую очередь — метастазы рака, потому что лимфоузлы часто становятся местом распространения опухолей, — говорит профессор Дженнифер Мансон, автор исследования и руководитель Центра изучения рака в Роаноке. — Но мы также исследуем противоопухолевый иммунитет, тестирование вакцин, вирусные инфекции и аутоиммунные нарушения.

Мансон изучает роль движения жидкостей в развитии болезней и использует модель для исследования рака груди и болезни Альцгеймера. В этой работе она сосредоточилась на строме — каркасе лимфоузла, который состоит из фибробластов, ретикулярных и эндотелиальных клеток. Эти клетки задают структуру, направляют движение иммунных клеток и могут влиять на иммунный ответ.

Строма лимфоузла — это «каркас» из соединительных клеток, который удерживает структуру узла, как арматура в бетоне. Она не просто поддерживает форму, а направляет движение иммунных клеток и даже влияет на их поведение — например, может усиливать или тормозить воспаление.

Новая модель позволяет изучать, как жидкость движется в лимфоузле и как в нем задерживаются Т-клетки, которые борются с инфекциями. Кроме того, исследование показывает, что при создании подобных моделей важно учитывать ток жидкости — раньше ученые сосредотачивались только на взаимодействии Т-клеток, В-клеток и дендритных клеток.

Команда смоделировала два состояния: с воспалением и без. При воспалении поток жидкости между клетками резко усиливается.

Мы увидели разницу: в воспаленной среде клетки словно застревали, — объясняет Мансон.

Ранее ее группа выиграла конкурс Национальных институтов здоровья США, где требовалось разработать новые методы биомедицинских исследований, которые могли бы заменить эксперименты на животных. Ученые предложили использовать клетки человека, чтобы создавать миниатюрные копии тканей мозга, лимфоузлов и жира. Нынешнее исследование развивает эту идею. Такие модели помогут лучше понять развитие болезней и улучшить тестирование лекарств.

Этот «лимфоузел на чипе» может стать прорывом в персонализированной медицине. Если модель научатся адаптировать под конкретных пациентов, врачи смогут подбирать терапию точнее — например, проверять, как организм отреагирует на иммунотерапию рака, прежде чем назначать ее.

Также модель ускорит разработку вакцин: вместо долгих испытаний на животных можно будет быстро тестировать иммунный ответ в лаборатории. А для изучения аутоиммунных болезней (вроде ревматоидного артрита) это вообще может быть ключом к пониманию, почему иммунитет атакует собственные ткани.

Главный вопрос — насколько модель близка к реальным лимфоузлам. Пока она имитирует только часть процессов: например, неясно, как в ней будут вести себя другие типы клеток (например, В-клетки, производящие антитела). Кроме того, воспаление в лаборатории и в живом организме — не одно и то же: в теле на процесс влияют гормоны, нервы и другие системы.

Ранее ученые заявили, что даже капля крови может выдать возвращение рака.