Развитие микрофлюидных систем in vitro для моделирования неврологических заболеваний

Неврологические заболевания — ведущая причина инвалидизации и вторая по частоте причина смерти в мире. Несмотря на значительные усилия исследователей, разработка лекарственных препаратов в неврологии по-прежнему относится к областям с наиболее высокой долей неудач. Трансляционные исследования затрудняют сложность головного мозга человека, невозможность непосредственно изучать его in vivo и значительные эволюционные различия между животными моделями и человеком. Последние достижения в создании микрофлюидных моделей in vitro открыли новые возможности для исследования клеток человека в условиях, более близких к физиологическим. Точное микроконструирование архитектуры на клеточном уровне с учетом формы и функции позволило детально изучать клеточную биологию с помощью микрофизиологических систем разной сложности — от моделей отдельных клеток до систем «орган-на-чипе». Упрощенные нейронные сети позволили получить новые данные о транспорте веществ в нейронах и нейрогенезе, а более сложные трехмерные гетеротипные клеточные модели, включая имитирующие нейроваскулярную единицу и системы «орган-на-чипе», расширили понимание метаболического сопряжения и транспорта через гематоэнцефалический барьер. Эти системы развивают дальше микрофизиологических моделей, создавая модели, специфичные для отдельных заболеваний, — переходя от «органа-на-чипе» к «заболеванию-на-чипе». В этом обзоре описано современное состояние микрофлюидных технологий для изучения неврологических заболеваний, обсуждены их преимущества, потенциал, ограничения и трудности интеграции с другими технологиями. Приведены примеры новых данных, полученных с помощью этих инструментов, и показано, как такие технологии могут расширить возможности будущих исследований неврологических заболеваний.