Устройство HOBIT: решение проблемы кислородного голодания
Новая разработка получила название HOBIT (гибридная оксигенационная биоэлектронная система для имплантируемой терапии). Устройство, размером примерно со сложенную пластинку жевательной резинки, интегрирует в себе инженерные клетки и кислорододобывающую биоэлектронику.
До сегодняшнего дня главным препятствием для внедрения подобных клеточных фабрик оставался дефицит кислорода. Когда множество терапевтических клеток помещали внутрь имплантата, они начинали конкурировать за кислород, в результате чего большая их часть погибала, что резко снижало эффективность лечения.
Система HOBIT блестяще решает эту проблему: встроенный в имплантат миниатюрный генератор локально производит кислород путем расщепления молекул воды, обеспечивая клеткам стабильное питание даже в бедной кислородом среде. Помимо генератора и клеточной камеры, аппарат оснащен электроникой и батареей для беспроводной связи с внешними устройствами и регулирования выработки кислорода.
«Мы производим кислород прямо там, где он нужен клеткам. Это позволяет нам поддерживать гораздо более высокую плотность клеток в гораздо меньшем пространстве. Плотность клеток в HOBIT была примерно в шесть раз выше, чем при традиционных методах инкапсуляции без оксигенации».
— Джонатан Ривнай (Jonathan Rivnay), профессор Северо-Западного университета
Три препарата одновременно: успешные испытания
Результаты масштабного исследования были опубликованы 27 марта 2026 года в авторитетном научном журнале Device (издательство Cell Press).
Чтобы продемонстрировать возможности платформы, ученые запрограммировали клетки на одновременную выработку трех биологических препаратов с абсолютно разным периодом полувыведения:
- Антитело против ВИЧ;
- GLP-1-подобный пептид (применяется для терапии сахарного диабета 2 типа);
- Лептин (гормон, регулирующий обмен веществ и аппетит).
Имплантаты были вживлены под кожу крысам, после чего ученые в течение 30 дней отслеживали уровень лекарств в кровотоке животных. У крыс с оксигенируемыми имплантатами HOBIT стабильный уровень всех трех биопрепаратов поддерживался на протяжении всего срока исследования. К концу испытательного периода около 65% клеток в этих устройствах оставались жизнеспособными.
Для сравнения, в контрольной группе (животные с имплантатами без генерации кислорода) препараты с коротким периодом полувыведения перестали определяться в крови уже к седьмому дню, а молекулы с более длительным сроком жизни неуклонно снижались с течением времени. Выживаемость клеток в таких устройствах составила всего 20%.
Перспективы: конец эпохе ежедневных таблеток?
Авторы разработки подчеркивают, что традиционные биопрепараты имеют разные периоды полувыведения, из-за чего поддерживать их стабильный уровень в организме бывает крайне сложно. Однако имплантированные клеточные фабрики HOBIT решают эту задачу за счет непрерывного синтеза.
В будущем «живые аптеки» могут кардинально изменить жизнь людей с хроническими заболеваниями: пациентам больше не придется носить с собой лекарства, делать регулярные инъекции или вспоминать о времени приема таблеток — достаточно будет одной долгосрочной терапии.
В ближайших планах исследовательской группы — тестирование технологии на более крупных моделях животных и адаптация устройства для лечения конкретных заболеваний, в том числе изучение терапии на основе трансплантированных клеток поджелудочной железы. Разработка уже получила существенную финансовую поддержку от организации Breakthrough T1D и Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA).
