Ilze Blāķe: “Orgāni uz čipa”

Mg. Biol. Ilze Blāķe ir Latvijas Universitātes (LU) Farmācijas zinātņu centra vecākā eksperte, doktorante, kas savos pētījumos modelē audzēju mikrovides parametrus, lai noteiktu zāļu efektivitāti pirmsklīniskajā medikamentu attīstības posmā. Savu doktora darbu Ilze izstrādā par akūtas mieloīdas leikēmijas in vitro modeļiem – veido laboratorijas apstākļos dažādus audzēja kopkultūras un skatās, vai terapijas efektivitāte mainās no audzēja iekšējās vides parametru izmaiņām. Kā viens no modeļiem, ko Ilze attīsta laboratorijā, ir organ-on-chip sistēma, kas mūsdienīgāk spētu modelēt procesus kaulu smadzeņu vidē, kur mājo akūtās mieloīdās leikēmijas audzēja šūnas.

Šī ir jauna tehnoloģija un zinātnes nozare vēl tikai attīstības procesā, taču ar daudzsološu potenciālu. Organ-on-chip pamatā ir mikrofluīdikas ierīce, kas ir no plastmasas polimēriem veidota kanāliņu sistēma, kur, pieslēdzot plūsmu, tiek nodrošināta vielu cirkulācija, tādējādi atdarinot mākslīgo asinsriti un nodrošinot organismam tuvākus fizioloģiskos apstākļus. Šajās nelielajās kanāliņu sistēmās var tikt veidotas un uzturētas zīdītāju šūnu kultūru modeļsistēmas, tikai papildus nodrošinot vielu plūsmu, kā tas būtu organismā. Svarīgi piebilst, ka šādiem čipiem ir dažādi matricas varianti, kur, atkarībā no eksperimentālā vai testējamā mērķa, var tikt modelētas dažādas šūnu sistēmas. Piemēram, membrānas tipa čipa matricēs iespējams veidot vairākus šūnu slāņus, kur viena membrānas puse kalpo kā “asinsvads”, tur kultivējot endotēlija šūnas, caur kuru tiek nodrošināta vielu plūsma, un otra membrānas puse nodrošina “orgāna” audus vai šūnas. Kā piemērs var būt zarnu vai nieres orgāns-uz-čipa. Savukārt, čipu matrices, kas atdalītas ar lielām porām vai specifisku kanāliņu sistēmu un nodrošina šūnu migrāciju, var tikt izmantotas šūnu mijiedarbības pētījumos. Piemēram, de novoasinsvadu veidošanās novērtēšanai kultivējot endotēlija šūnas kopā ar vēža šūnām. Kambaru tipa čipa matrices lielākoties simulē vielu transporta īpatnības starp audu struktūrām, un var tikt izmantotas metabolisma modelēšanai, vai, lai modelētu specifiskus audu reģionus jeb nišas, ar atšķirīgām vides prasībām. Kopumā, ir iespējams izveidot šādas “orgānu” matrices ar dažādiem orgāniem un šūnu tipiem, tās savienot plūsmā un pētīt kā notiek, piemēram, zāļu metabolisms vai ietekme uz dažādiem organisma komponentiem. Var sekot līdzi un modelēt, kas notiek, ja viela tiek ievadīta, piemēram,  caur “ādas” čipu, kur tā tālāk pārvietojas un kā ietekmēs “aknu”, “nieri”, “sirds” orgānu. Un to visu var izpētīt neizmantojot eksperimentēšanu uz dzīvniekiem vai cilvēkiem. Šīs modeļsistēmas priekšrocība ir tās fizioloģiskās nozīmības atbilstība, kas ir ļoti tuva dzīvnieku modeļu testiem, jo dod iespēju modelēt sistēmiskus efektus.

LU Farmācijas zinātņu centrā tiek realizēti vairāki projekti saistībā ar organ-on-chip modeļistēmam. TransCan3 TALETE projekta ietvaros, sadarbībā ar Vācijas, Francijas, Itālijas, Norvēģijas kolēģiem, tiek padziļināti pētīta akūtas mieloīdas leikēmijas audzēja mikrovide kaulu smadzenēs. Paredzēts izpētīt imūnšūnu ietekmi, specifiski makrofāgu specializāciju un fizioloģisko polarizāciju, uz leikēmijas vēža šūnām un to iesaisti terapijas rezistences veidošanās procesā. No iegūtajiem datiem varēs modelēt sistēmu, kura palīdzes prognozēt terapijas iznākumu in vitro apstākļos. Tas tiks panākts veidojot vēža šūnu un imūnšūnu kopkultūras uz čipa matricas, kurā tiks nodrošināta barības un medikamentu plūsma. Šis specifiskas modeļistēmas izveide notiek pateicoties LU fonda mecenāta Mikrotīks finansiālam atbalstam.