Organi na čipu in razvoj medicinskih raziskav

Splošno priznano je, da imajo živalski modeli za testiranje zdravil in drugih zdravil več resnih pomanjkljivosti. V nekaterih primerih so te metode neetične in krute. Poleg tega te študije niso vedno sposobne natančno napovedati človeške fiziologije. Mnoge od teh študij imajo obširne stroške, kar pomeni, da nekatera zdravila morda nikoli ne bodo prišla v fazo testiranja.

Raziskovalci po vsem svetu so delali na razvoju miniaturnih človeških organov, ki bi lahko nadomestili preskuse na živalih in pospešili preskušanje zdravil. Njihovi poskusi kažejo, da lahko ta nastajajoča tehnologija pogosto napoveduje odziv telesa na droge in bolezni brez uporabe živih subjektov. Farmacevtska industrija izraža zanimanje za to novo tehnologijo, ki spodbuja inovacije.

Organ-On-A-Chip za testiranje drog

Organ na čipu je naprava, izdelana z metodami izdelave mikročipov. Vsebuje neprekinjeno perfuzirane komore, obložene z živimi človeškimi celicami. Ta naprava posnema biologijo in funkcije resničnih organov in je nadgradnja obstoječih sistemov, ki se danes uporabljajo (kot so žive celice, ki se gojijo v petrijevki).

Znanstveniki so že razvili različne organe na čipih: pljuča, srce, črevo in jetra. Lung-on-a-chip, na primer, vsebuje tako pljučne kot kapilarne celice, pri čemer je ena stran izpostavljena krvno podobnemu mediju, druga pa zraku. Na ta način lahko znanstveniki dobijo vpogled v del pljuč, kjer pride do izmenjave plina. To je področje, kjer se pogosto pojavljajo pljučne težave, kot so okužbe in rak. Lung-on-a-chip je fleksibilen, tako da se raztegne in se podvrže podobno kot človeška pljuča - posnema funkcijo živega organa.

Tehnologija organov na čipih izvira iz laboratorijev Wyssovega inštituta za biološko navdihnjeno inženirstvo na univerzi Harvard. Nekatera komercialna podjetja zdaj proizvajajo čipe, ki posnemajo tudi bolne organe. Drugi se osredotočajo na način, kako se zdravila - tako že odobrena kot na novo razvita - obnašajo v teh napravah v primerjavi s človeškim telesom. Ker se farmacevtska podjetja strinjajo, da je vlaganje v tehnologijo čipov vredno zasledovanja, bodo nadaljnje naložbe in naknadne izboljšave v prihodnosti še bolj uporabne.

Lani je Emulate, Inc. napovedala raziskovalno sodelovanje z Johnson & Johnson in Wyss Institute, da bi ocenila njihovo platformo za trombozo na čipu, ki bi jo lahko uporabili za testiranje zdravil, za katera je znano, da povzročajo krvne strdke. Čip modelira različne dejavnike, ki lahko prispevajo k razvoju krvnega strdka. Če bi bila ta tehnologija uspešna, bi jo lahko uporabili v kliničnih preskušanjih zdravil, da bi zmanjšali tveganje, ki ga povzročajo nekatera zdravila - kot so imunoterapevtiki in onkološka zdravila - znana po možnih stranskih učinkih, povezanih s strjevanjem krvi.

Nedavni napredek pri gojenju osnovnih elementov iz izvornih celic bi prav tako lahko podpiral tehnologijo na čipu. Poskusi kažejo, da je možno, da se človeške matične celice programirajo za proizvodnjo različnih vrst tkiv. Čeprav bo trajalo nekaj časa, preden bo ta tehnika uporabljena za gojenje osebnih organov za bolnike s presaditvijo, se lahko že uporablja za gojenje človeških tkiv za modele organ-na-čipu.

Ali bo kmalu človek na čipu?

Znanstveniki na Inštitutu Wyss zdaj delajo na ambicioznem projektu: iščejo povezovanje različnih organov-na-žetonih, da bi ustvarili repliko celotnega človeškega telesa. To bi lahko pomagalo pri preskušanju zdravil na neprimeren način.V kratkem času je bilo mogoče testirati in analizirati več „subjektov“ in vitro za njihov odziv na določeno zdravilo.

Homo chippiens Kot je model poimenoval humoristično, je ameriška agencija za varstvo okolja raziskala tudi kot alternativni model za proučevanje učinkov toksinov v okolju, kot so učinki dioksina in bisfenola A (BPA) na človeška jetra.

Trenutno je treba skoraj vsako novo zdravilo opraviti dolgotrajno klinično preskušanje, prav tako pa ga je treba najprej preizkusiti na ljudeh, preden pride na trg. Razvoj miniaturnih človeških organov lahko skrajša razvojni proces, če preskočimo del protokola novega zdravila. Nekateri strokovnjaki pa opozarjajo, da čipi ne morejo zajeti celotne kompleksnosti človeškega organa in da ima ta tehnologija omejitve, ki jih bo treba obravnavati, preden bodo postale uporabne kot prave alternative resničnim organom.