Na Politechnice Warszawskiej powstaje model laboratoryjny, który pozwoli jednocześnie obserwować reakcję komórek mózgu i uwzględnić wpływ metabolizmu wątrobowego. Będzie mógł być użyty do oceny działania potencjalnych leków przeciwdepresyjnych, a w przyszłości także innych chorób neurologicznych.
Depresja jest jednym z najczęstszych zaburzeń psychicznych na świecie. Według danych Światowej Organizacji Zdrowia dotyka około 4% całej populacji i jest jednym z istotnych czynników ryzyka samobójstwa. Dlatego poszukiwanie nowych metod leczenia pozostaje ważnym wyzwaniem dla nauki.
Badania nad potencjalnymi terapiami prowadzi się najczęściej z wykorzystaniem modeli zwierzęcych lub klasycznych hodowli komórkowych. Metody te mają jednak ograniczenia – organizmy zwierząt różnią się od ludzkiego pod względem fizjologii, a tradycyjne dwuwymiarowe kultury komórek nie odzwierciedlają w pełni złożonych procesów zachodzących w tkankach.
Jedną z alternatyw jest technologia Organ-on-Chip, wykorzystująca mikrosystemy przepływowe do hodowli komórek różnych tkanek. Pozwala ona odtwarzać wybrane funkcje ludzkich narządów w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych i bardziej realistycznie badać działanie leków. To właśnie tę technologię wykorzystuje dr inż. Agnieszka Żuchowska z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej do opracowania mikrosystemu NeuroHepaticSync, który umożliwi jednoczesne badanie modelu jednostki nerwowo-naczyniowej mózgu (NVU) oraz modelu tkanki wątrobowej. Jest to istotne, ponieważ wiele leków po podaniu do organizmu ulega przemianom metabolicznym w wątrobie, co może wpływać na ich działanie w mózgu.
Chcemy stworzyć model laboratoryjny, który pozwoli jednocześnie obserwować reakcję komórek mózgu i uwzględnić wpływ metabolizmu wątrobowego – podkreśla liderka projektu. – Dzięki temu możliwa będzie bardziej realistyczna ocena działania potencjalnych leków przeciwdepresyjnych.
W pierwszej kolejności naukowcy zaprojektują mikrosystem NeuroHepaticSync, który umożliwi hodowlę modeli tkankowych w układzie mikroprzepływowym. Następnie opracowane i zoptymalizowane zostaną metody wytwarzania modeli tkanki wątrobowej oraz jednostki nerwowo-naczyniowej. Kolejnym krokiem będzie charakterystyka powstałych modeli pod względem morfologicznym, metabolicznym i biochemicznym. W dalszym etapie w modelu jednostki nerwowo-naczyniowej zostanie wywołany kontrolowany stan zapalny, co pozwoli analizować zmiany związane z procesami obserwowanymi w zaburzeniach depresyjnych.
Na końcu naukowcy ocenią wpływ potencjalnych leków przeciwdepresyjnych na opracowany model – zarówno w obecności modelu tkanki wątrobowej, jak i bez niego.
Projekt, finansowany z grantu SONATA BIS, łączy elementy biotechnologii, bioanalizy, technologii mikroprzepływowych oraz diagnostyki medycznej. Uzyskane wyniki mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia funkcjonowania jednostki nerwowo-naczyniowej oraz stworzyć nowe narzędzia do testowania leków. Opracowana technologia może w przyszłości znaleźć zastosowanie także w badaniach nad innymi chorobami neurologicznymi, takimi jak choroba Parkinsona czy choroba Alzheimera, a także w analizie substancji wpływających na przepuszczalność bariery krew–mózg.
Na realizację badań Narodowe Centrum Nauki przyznało finansowanie w wysokości blisko 3,4 mln zł.