Ученые создали искусственное легкое и заразили его туберкулезом для изучения болезни

Туберкулез - одно из древнейших заболеваний, которое до сих пор остается серьезной угрозой для человечества. Несмотря на успехи медицины, эта инфекция ежегодно уносит больше жизней, чем любой другой патоген. В 2026 году ученые представили необычное устройство, способное имитировать работу человеческого легкого и позволившее по-новому взглянуть на ранние этапы развития болезни.

В ходе эксперимента специалисты создали так называемое «легкое на чипе» - миниатюрную модель органа, воссозданную из клеток одного человека. Такой подход позволил максимально точно повторить индивидуальные особенности функционирования легочной ткани и иммунного ответа.

Как отмечают авторы работы, до сих пор большинство исследований туберкулеза проводилось на животных, в частности на мышах. Однако между организмами человека и животных существуют значительные различия, особенно в составе иммунных клеток и механизмах развития болезни. Это часто мешало ученым понять, почему у одних людей инфекция протекает тяжело, а у других - практически бессимптомно.

Новая технология органа на чипе открыла возможность наблюдать за процессами, которые ранее оставались «черным ящиком» для медицины. В частности, исследователи сосредоточились на альвеолах - мельчайших воздушных мешочках легких, где происходит первая встреча иммунных клеток с бактериями туберкулеза.

В отличие от предыдущих моделей, где использовались клетки разных доноров и коммерческие линии, в этом эксперименте все клетки были получены из одной индуцированной плюрипотентной стволовой клетки. Это позволило создать полностью идентичную по генетике систему, что особенно важно для изучения индивидуальных реакций на инфекцию.

В процессе работы ученые вырастили два типа клеток: альвеолярные эпителиальные и сосудистые эндотелиальные. Первые размещались на верхней части мембраны, вторые - на нижней. Такая конструкция максимально приближена к строению настоящего легкого.

Когда в систему были добавлены иммунные клетки - макрофаги, а затем введены бактерии туберкулеза, исследователи заметили формирование характерных скоплений: в центре погибшие макрофаги, окруженные живыми. Через пять дней после заражения барьеры между клетками разрушились, что свидетельствовало о потере функции альвеол.

Особое внимание ученые уделили генетическим особенностям иммунного ответа. В одном из опытов они удалили ген ATG14, отвечающий за утилизацию поврежденных клеток и чужеродных частиц. Оказалось, что макрофаги без этого гена быстрее погибали даже в спокойных условиях, а при заражении туберкулезом пытались поглотить больше бактерий, но не справлялись с нагрузкой. Это подтверждает важную роль гена в защите организма.

По мнению авторов, полученные результаты могут стать основой для создания персонализированных методов лечения не только туберкулеза, но и других инфекций. Теперь можно моделировать реакцию легких людей с определенными мутациями и заранее тестировать эффективность различных препаратов.

В научном сообществе уже обсуждают перспективы применения подобных чипов для изучения других заболеваний дыхательных путей. Такой подход позволяет отказаться от экспериментов на животных и получить более точные данные о механизмах развития болезней у человека.

В целом, появление легкого на чипе - это не просто технологический прорыв, а новый взгляд на индивидуализацию медицины. Теперь у исследователей есть инструмент, который позволяет буквально «заглянуть» внутрь процесса заражения и понять, почему одни люди болеют тяжелее других.

Как пишет Science Advances, дальнейшие исследования в этом направлении могут привести к созданию новых лекарств и методов профилактики, а также помочь врачам подбирать лечение с учетом генетических особенностей каждого пациента. Впрочем, до внедрения таких технологий в клиническую практику еще предстоит пройти долгий путь.