Πολλά υποσχόμενη είναι η σύγχρονη τεχνολογία “organs on a chip”, που επιτρέπει σε ένα σύστημα ανθρώπινων οργάνων να αναδημιουργούνται σε μικρογραφία πάνω σε μικρο-ψηφίδες (μικροτσιπ), να διασυνδέονται μεταξύ τους και να χωρούν μέσα στην παλάμη του ενός χεριού. Αυτά τα μικροτσιπ διαθέτουν κανάλια/ θαλάμους της τάξης 1 μικρομέτρου μέχρι μερικών χιλιοστών για μεταφορά υγρών/ διαλυμάτων και προσφέρουν τη δυνατότητα μικροσκοπικής αναδημιουργίας ανθρώπινων οργανοειδών (μίνι οργάνων μεγέθους 1-3 χιλιοστών συνήθως).
Τώρα, ερευνητές από το Κολλέγιο Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Florida Atlantic και του Ιατρικού Κολεγίου Schmidt ανέπτυξαν ένα μοντέλο πλακούντα σε τσιπ που μιμείται την ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών μεταξύ του εμβρύου και της μητέρας. Συνδυάζοντας τη μικροβιολογία με τη μηχανική αυτό το νέο τρισδιάστατο μοντέλο χρησιμοποιεί ένα ενιαίο μικρορευστικό τσιπ για να μελετήσει τις περίπλοκες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στον πλακούντα που έχει μολυνθεί από μικροοργανισμούς και κυρίως από το πλασμώδιο της ελονοσίας.
Ο πλακούντας είναι ένα όργανο που αναπτύσσεται παράλληλα με το έμβρυο κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, διαδραματίζοντας ζωτικό ρόλο στην ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών μεταξύ της μητέρας και του αναπτυσσόμενου εμβρύου της. Μεταξύ των πιο πιεστικών απειλών αυτής της ανταλλαγής είναι η ελονοσία του πλακούντα, μια ασθένεια που προκαλείται από έναν παρασιτικό, μονοκύτταρο οργανισμό που ονομάζεται Plasmodium falciparum και που μολύνει τα ερυθρά αιμοσφαίρια της μητέρας. Η νόσος διαταράσσει την παροχή θρεπτικών συστατικών στο έμβρυο και μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή μείωση του βάρους του, μέχρι και στον θάνατό του. Υπολογίζεται πως η νόσος προκαλεί έως και 200.000 θανάτους νεογνών και μέχρι 10.000 μητρικούς θανάτους κάθε χρόνο.
Η αρχιτεκτονική του πλακούντα είναι περίπλοκη, καθώς αποτελείται από πολυστρωματικές δομές με πολλούς διαφορετικούς τύπους κυττάρων και με διακλαδιζόμενα αιμοφόρα αγγεία όπου λαμβάνουν χώρα οι μοριακές ανταλλαγές μεταξύ του μητρικού και του εμβρυϊκού αίματος. Σε αυτές τις δομές μπορούν να εγκλωβιστούν μολυσμένα από παράσιτα ερυθρά αιμοσφαίρια που περιορίζουν τη ροή των θρεπτικών ουσιών μεταξύ της μητέρας και του εμβρύου.
Η προσομοίωση της ανατομίας του πλακούντα με τη χρήση μοντέλων είναι εξαιρετικά δύσκολη. Επίσης οι βιοηθικοί περιορισμοί απαγορεύουν την εξέταση του μολυσμένου πλακούντα κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, με αποτέλεσμα, οι θεραπείες για αυτήν την ασθένεια μέχρι στιγμής να είναι ιδιαίτερα δύσκολο να αναπτυχθούν.
Ο πλακούντας σε τσιπ προσομοιώνει τη ροή του αίματος και μιμείται το μικροπεριβάλλον του μολυσμένου από ελονοσία πλακούντα σε αυτήν την κατάσταση ροής. Τροφοβλάστες ή κύτταρα εξωτερικού στρώματος του πλακούντα και ενδοθηλιακά κύτταρα ανθρώπινης ομφαλικής φλέβας καλλιεργούνται στις αντίθετες πλευρές μιας γέλης σε ένα μικρορευστικό σύστημα, σχηματίζοντας ένα φυσιολογικό φράγμα που μιμείται μια απλοποιημένη διεπαφή μητέρας-εμβρύου στις λάχνες του πλακούντα.
Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, οι ερευνητές εξετάζουν προσεκτικά τη διαδικασία που λαμβάνει χώρα καθώς τα μολυσμένα ερυθρά αιμοσφαίρια αλληλεπιδρούν με τα αγγεία του πλακούντα. Αυτή η μικρορευστική συσκευή τους επιτρέπει τη μέτρηση της διάχυσης της γλυκόζης κατά μήκος του διαμορφωμένου φραγμού του πλακούντα και τις μεταβολές στο αίμα που έχει μολυνθεί με P. Falciparum το οποίο προσκολλάται στην επιφάνεια του πλακούντα χρησιμοποιώντας το εκφραζόμενο από τον πλακούντα μόριο που ονομάζεται CSA.
Η μελέτη δείχνει ότι ο πλακούντας σε ένα τσιπ θα μπορούσε να αποτελέσει μια σημαντική πηγή για τη μελέτη της ελονοσίας του πλακούντα, και πιθανώς ακόμη και άλλων τύπων παθολογιών που σχετίζονται με αυτόν. Προσφέροντας μια ξεκάθαρη άποψη για το πώς εξελίσσεται η ασθένεια, οι ερευνητές ελπίζουν ότι η συσκευή τους θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε νέες θεραπείες, που θα μπορούσαν να σώσουν χιλιάδες ζωές παγκοσμίως κάθε χρόνο.
Οι ερευνητές αναφέρουν τα ευρήματά τους στο Scientific Reports .
