Адамның қан тамырлары — бұл қарапайым түзу түтіктерден әлдеқайда күрделі, иіліп, тармақталып, кеңейіп және тарылып, қан ағымына әсер ететін күрделі желі. Ұзақ уақыт бойы зертханалық модельдер тамырларды біртекті түзу каналдар ретінде қарастырды, бұл негізгі зерттеулер үшін пайдалы болғанымен, көптеген тамыр аурулары дамитын шынайы жағдайларды толық көрсете алмады.

Тамырларды модельдеудің жаңа технологиясы

Адамның қан тамырларының құрылымын дәлірек қайталау үшін Техас A&M университетінің биомедициналық инженерия кафедрасының зерттеушілері «чип-тамыр» деп аталатын реттелетін жүйе жасады. Бұл инновациялық технология ғалымдарға тамыр ауруларын шынайы жағдайда зерттеуге және жаңа дәрілерді сынауға мүмкіндік береді. Чип-тамырлар — адам тамырларын шағын масштабта имитациялайтын микроағынды құрылғылар. Оларды нақты пациентке бейімдеуге, сондай-ақ қан ағымын талдауға және емдеу әдістерін жануарларға тәжірибе жасамай-ақ бағалауға болады.

Магистрант Дженнифер Ли доктор Абхишек Джайн зертханасында жұмыс істей отырып, шынайы тамырларда кездесетін әртүрлі пішіндерді қайталай алатын жетілдірілген чип-тамыр жасады. «Тамырлардың тармақталған түрлері, кенет кеңейетін аневризмалар және саңылауы тарылатын стеноздар бар. Бұл тамыр түрлерінің барлығы қан ағымының сипаты мен тамырдың ішкі бетіне түсетін күшті айтарлықтай өзгертеді», — дейді Ли. — «Біз дәл осыны модельдеуге тырыстық».

Жобаның дамуы және ғылыми маңызы

Лидің жұмысы зертханадағы алдыңғы зерттеулерге негізделген. Бірнеше жыл бұрын оның жетекшісі доктор Танмай Матур түзу чип-тамыр жасаған болатын. Екі жоба да Джайн жетекшілік ететін, биомедициналық инженерия факультетінің доценті әрі стипендиаты болып табылатын Биошабыттандырылған трансляциялық микросистемалар зертханасында жүзеге асырылды. Лидің зерттеуі Lab on a Chip журналында жарияланып, 2025 жылдың мамыр айындағы санында мұқабада көрсетіледі. «Енді біз тамыр ауруларын бұрын мүмкін болмаған деңгейде зерттей аламыз», — дейді Джайн. — «Біз тек күрделі құрылымдар жасап қана қоймай, олардың ішіне тірі жасушалар мен тіндерді орналастырып, оларды тірі жүйеге айналдыра аламыз. Дәл осындай жерлерде жиі тамыр патологиялары дамиды, сондықтан оларды түсіну өте маңызды».

Зерттеушінің жолы

Дженнифер Ли Джайн зертханасына үздік студент бағдарламасында оқып жүрген кезінде қосылып, зерттеу тәжірибесін жинауға ұмтылды. Ол кезде ол орган-на-чип технологиялары туралы көп білмейтін, бірақ бұл саланы зерттей келе, оның болашақ медицина үшін мүмкіндіктеріне қызығушылық танытты. Бұл қызығушылық оны жеделдетілген магистратурада оқуын жалғастыруға итермеледі. «Дженнифер табандылық, қызығушылық және шығармашылық танытып, зерттеу жобаларына тез араласты. Біздің жеделдетілген бағдарламамыз студенттерге, Дженнифер сияқты, маңызды әрі тәуекелді зерттеулермен айналысып, оларды нәтижеге және жариялауға жеткізуге мүмкіндік береді», — дейді Джайн.

Технологияның даму перспективалары

Қазіргі чип-тамыр тамырларды шынайы модельдеуді жақсартқанымен, команда жобаны әрі қарай дамытуды жоспарлап отыр. Әзірге Лидің моделі тек эндотелиальды жасушаларды — тамырдың ішкі бетін қаптайтын жасушаларды қамтиды, бірақ болашақта басқа жасуша түрлерін де қосу көзделуде. Бұл әртүрлі тіндердің бір-бірімен және қан ағымымен қалай әрекеттесетінін тереңірек түсінуге мүмкіндік береді. «Біз орган-на-чиптің төртінші өлшемін жасауға ұмтылып отырмыз, мұнда тек жасушалар мен ағынға ғана емес, олардың күрделі архитектуралық жағдайлардағы өзара әрекетіне де назар аударамыз — бұл саладағы жаңа бағыт», — дейді Джайн.

Практикалық дағдылар мен командалық жұмыс

Техникалық білімнен бөлек, Ли зертханада жұмыс істеу оған оқу бағдарламасынан тыс практикалық дағдыларды дамытуға көмектескенін атап өтеді. Әріптестермен, аспиранттармен және постдоктармен бірге жұмыс істеу оған командалық жұмыс, коммуникация және мәселе шешу тәжірибесін берді. «Бұл тек әріптестермен ғана емес, аспиранттар мен постдоктармен де өзара әрекеттесуге тамаша орта», — дейді ол. — «Командалық жұмысқа, коммуникацияға, еңбек этикасына үйренуге, түрлі міндеттерді орындап көруге болады. Бұл студенттер үшін өте құнды тәжірибе деп ойлаймын. Бізде тамаша зерттеу зертханалары бар».

Қолдау және қаржыландыру

Жоба АҚШ армиясының Медициналық зерттеу бағдарламасы, NASA, Перспективті биомедициналық зерттеулер мен әзірлемелер басқармасы, Ұлттық денсаулық сақтау институттары, АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы, Ұлттық ғылыми қор және Техас A&M университетінің Инновациялық қоры сияқты ірі ұйымдардан қолдау алды.