
Американские ученые разработали искусственный бронх с живыми
человеческими клетками для изучения эффектов курения обычных и электронных
сигарет. С его помощью удалось получить новую информацию об этих эффектах и
связанного с ними развития хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Результаты
работы опубликованы
в журнале Cell Systems.
 
ХОБЛ — это заболевание, при котором из-за хронического
воспаления слизистой оболочки бронхов и бронхоспазма сужается их просвет, повышается
продукция вязкой мокроты и нарушается ее выведение. Это приводит к одышке,
постепенному развитию эмфиземы легких (патологического перерастяжения альвеол) и прогрессирующей дыхательной недостаточности.
ХОБЛ занимает третье место в списке причин смерти людей (после
сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний). Главным фактором риска этой
болезни служит курение, поэтому изучение воздействия табачного дыма на эпителий
бронхов крайне важно для понимания механизмов ее развития. Также требуют
исследования эффекты набирающих популярность электронных сигарет. При этом
изучать ответ бронхов на сигаретный дым или пар у человека затруднительно из-за большой
разницы между пациентами, а у дышащих носом лабораторных животных его воспроизвести
невозможно. К настоящему времени создано несколько устройств с клеточными культурами
бронхиального эпителия, однако они не воспроизводят дыхательные движения,
доставляющие сигаретный дым в бронхи.
 
Сотрудники Гарвардского университета разработали «бронх-на-чипе»,
который умеет «курить». Он состоит из нескольких интегрированных компонентов.
Первый из них представляет собой микрожидкостное устройство с горизонтальной
пористой мембраной, разделяющей микроканал для питательной жидкости и просвет
для «дыхания». Мембрану в различных экспериментах заселяют клетками
бронхиального эпителия здоровых людей и пациентов с ХОБЛ. Программируемый
микрореспиратор с заданной частотой «вдохов» и «выдохов» пропускает через
просвет устройства сигаретный дым или пар, выработанный специально разработанным
генератором, который «затягивается» обычной или электронной сигаретой. Геометрия
устройства подобрана таким образом, чтобы воспроизводить бронхи 8–16 порядков,
которые наиболее чувствительны к действию дыма и играющие наибольшую роль в
развитии ХОБЛ.
