A tudósok kifejlesztették a világ első „vagina-chip”-jét, amely élő sejtek és baktériumok segítségével utánozza az emberi hüvely mikrobiális környezetét. Segíthet a bakteriális vaginózis (BV) elleni gyógyszerek tesztelésében, amely egy gyakori mikrobiális egyensúlyzavar, amely emberek millióit teszi fogékonyabbá a szexuális úton terjedő betegségekre, és terhesség esetén a koraszülés kockázatának teszi ki őket.
A hüvely egészségét részben azért nehéz laboratóriumi körülmények között vizsgálni, mert a kísérleti állatok „teljesen más mikrobiomokkal” rendelkeznek, mint az emberek – mondja Don Ingber, a Harvard Egyetem Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering biotechnológiai intézetének biomérnöke. Ennek megoldására ő és kollégái létrehozták a Microbiome című szaklapban leírt egyedi chipet: egy hüvelyk hosszúságú, téglalap alakú polimer tokot, amely egy donorból származó élő emberi hüvelyszövetet és a hüvelyi nyálkát szimuláló, ösztrogénhordozó anyagot tartalmaz.
Az úgynevezett szervek a chipen valódi testi funkciókat utánoznak, megkönnyítve ezzel a betegségek tanulmányozását és a gyógyszerek tesztelését. Korábbi példák közé tartoznak a tüdő és a belek modelljei. Ebben az esetben a szövet néhány fontos szempontból úgy viselkedik, mint egy valódi hüvely. Még az ösztrogén változásaira is úgy reagál, hogy bizonyos gének kifejeződését módosítja. És képes az emberhez hasonló, „jó” vagy „rossz” baktériumok által dominált mikrobiomot növeszteni.
Például sokszor a „Lactobacilli baktériumok tartják szépen savasan a hüvelyt” – mondja Ruth Mackay, a londoni Brunel Egyetem munkatársa, aki nem vett részt az új tanulmányban. „De aztán bejönnek a Gardnerellák … és létrehozzák ezt a lúgos környezetet”. Ez pedig BV-hez vezethet.
Ingber és kollégái kimutatták, hogy a chip szövetén növekvő Lactobacillusok tejsavtermeléssel segítenek fenntartani az alacsony pH-t. Ezzel szemben, ha a kutatók Gardnerellát juttatnak be, a chipen magasabb pH, sejtkárosodás és fokozott gyulladás alakul ki: klasszikus BV-tünetek. Más szóval, a chip megmutatja, hogy az egészséges – vagy egészségtelen – mikrobiom hogyan hat a hüvelyre.
A következő lépés a személyre szabás. Ingber szerint csapata már elkezdte tanulmányozni az egyének eltérő mikrobiomjait azáltal, hogy a donoroktól származó hüvelyi tamponok segítségével feltöltik a chipekre a személyes baktériumközösségeket.
A chip valódi előrelépés – mondja Achyuta Nori, a londoni Szent György Egyetem szexuális egészséggel foglalkozó orvosa, aki nem vett részt a tanulmányban. „Ez megváltoztathatja az orvoslás gyakorlatát” – mondja. Nori azt mondja, különösen izgatott a kilátás miatt, hogy tesztelni lehet, hogyan hatnak a BV elleni tipikus antibiotikumos kezelések a különböző baktériumtörzsekre. Jelenleg „a legtöbb női egészségügyi [kérdéssel] kapcsolatos bizonyíték minősége nagyon-nagyon gyenge” – mondja. „Ez egy lehetőség arra, hogy a nők egészségét a modern korba hozzuk, modern technológiával”.
A szerv-chip technológiát bírálók gyakran felhozzák azt a szempontot, hogy a szerveket a test többi részétől elszigetelten modellezi. „Ennek is megvannak a maga korlátai” – mondja Mackay. Például sok kutatót érdekelnek a terhesség alatt bekövetkező hüvelyi mikrobiom-változások a BV és a szülési komplikációk közötti kapcsolat miatt. Bár a chip szövete reagál az ösztrogénre, Mackay nincs meggyőződve arról, hogy más szervekből származó visszacsatolási hurkok nélkül teljesen utánozni tudja a terhességet.
Ingber szerint a nagyobb folyamatok, például a terhesség szimulálásához a kutatóknak „talán nincs szükségük az összes többi komplexitásra, amit az emberek fontosnak feltételeznek”. Ennek ellenére csapata már dolgozik azon, hogy a hüvelychipet összekapcsolja egy méhnyakchippel, ami jobban reprezentálhatná a nagyobb reproduktív rendszert.
Még ha egyes alkalmazások további fejlesztést is igényelnek, Mackay izgatott, hogy a chip valósággá vált. Azt mondja, azon túl, hogy ez egy fontos technológiai előrelépés, egy olyan ember érdeklődése, mint Ingber – akit a szervchip-technológia „keresztapjának” nevez – segíthet normalizálni a vaginákkal kapcsolatos kutatásokat. „Nem szabadna, hogy megbélyegzés övezze a dolgot” – mondja. „De van.”
