Organi-on-chip tehnoloģija maina medicīnas pētījumu

Ir plaši atzīts, ka dzīvnieku modeļiem narkotiku testēšanai un citai ārstniecībai ir vairāki nopietni trūkumi. Dažos gadījumos šīs metodes ir neētiskas un nežēlīgas. Turklāt šie pētījumi ne vienmēr spēj precīzi paredzēt cilvēka fizioloģiju. Daudzi no šiem pētījumiem nāk ar lielām izmaksām, kas nozīmē, ka dažas zāles, iespējams, nekad to nenodrošinās pārbaudes posmā.

Pētnieki visā pasaulē ir izstrādājuši miniatūras cilvēka orgānus, kas varētu aizstāt izmēģinājumus ar dzīvniekiem un paātrināt zāļu izmēģinājumus. To eksperimenti rāda, ka šī jaunā tehnoloģija, kas rada jaunas iespējas, bieži vien var prognozēt ķermeņa reakciju uz narkotikām un slimībām, neizmantojot dzīvus subjektus. Farmācijas nozare izrāda interesi par šo jauno veselības tehnoloģiju, kas palīdz uzlabot inovāciju.

Organ-on-A-chip narkotiku testēšanai

Organ-on-a-chip ir ierīce, kas izveidota, izmantojot mikroshēmu ražošanas metodes. Tas satur nepārtraukti perfūzijas kameras, kuras izklāta ar dzīvām cilvēka šūnām. Nelielas datora atmiņas kartes izmērs, šī ierīce imitē reālo orgānu bioloģiju un funkcijas un uzlabo esošās mūsdienās izmantojamās sistēmas (piemēram, dzīvās šūnas, kas audzētas Petri trauciņā).

Zinātnieki jau ir izveidojuši dažādus orgānus uz čipiem: plaušās, sirdī, zarnās un aknās.

Piemēram, plaušu uz mikroshēmā ir gan plaušu, gan kapilāro šūnas, no kurām viena ir pakļauta asiņainai vidē un otra - gaisā. Tas dod zinātniekiem iespēju izprast plaušās daļu, kurā notiek gāzu apmaiņa. Šī ir vieta, kur bieži rodas plaušu problēmas, piemēram, infekcijas un vēzis.

Plauča-uz-mikroshēma ir elastīga, tādēļ tā stiepjas un saskan tāpat kā cilvēka plautenis, kas atdarina dzīvā orgāna funkciju.

Tehnoloģiju oriģinālu tehnoloģija ir iegūta no Hārvardas Universitātes Vīse institūta bioloģiski iedvesmojošās inženierijas laboratorijām. Daži komerciālie uzņēmumi tagad ražo mikroshēmas, kas atkārto arī slimo orgānu. Citu uzmanība tiek pievērsta tam, kā narkotikas - gan jau apstiprinātas, gan jaunizveidotās - darbojas šajās ierīcēs salīdzinājumā ar cilvēka ķermeni. Kā farmācijas uzņēmumi piekrīt, ka investīcijas mikroshēmu tehnoloģijā ir vērts sasniegt, turpmāki ieguldījumi un turpmākie uzlabojumi padarīs orgānus par mikroshēmām vēl noderīgākām nākotnē.

Pagājušajā gadā Emulate, Inc. paziņoja par pētījumu sadarbību ar Johnson & Johnson un Wyss Institute, lai novērtētu to trombozes-on-chip platformu, kas varētu tikt izmantota, lai pārbaudītu zāles, kas zināmā mērā izraisa asins trombu veidošanos. Mikroshēmu modelē dažādus faktorus, kas varētu veicināt asins recekļa veidošanos. Ja tas ir veiksmīgi, šo tehnoloģiju varētu izmantot klīniskajos pētījumos par zāļu lietošanu, lai mazinātu risku, ko izraisa dažas zāles, piemēram, imūnterapija un onkoloģiskās zāles, kas ir zināmas par iespējamām blakusparādībām, kas saistītas ar asins recēšanu.

Nesenie sasniegumi cilmes šūnu primitīvo orgānu augšanā var arī atbalstīt orgānu uz mikroshēmu tehnoloģiju. Eksperimenti liecina, ka cilvēka cilmes šūnas var tikt ieprogrammētas dažādu audu veidošanai. Kamēr šis paņēmiens var aizņemt kādu laiku, lai attīstītu personalizētus orgānus pacientiem ar transplantātu, to jau var pielietot, lai audzētu cilvēka audus modeļiem ar oriģinālu.

Vai drīzumā būs cilvēks-on-chip?

Vīse institūta zinātnieki tagad strādā pie ambicioza projekta: viņi meklē dažādus orgānus, lai izveidotu visas cilvēka ķermeņa kopijas.

Tas varētu palīdzēt narkotiku izmēģinājumus nepārspētu veidā. Vairākus in vitro "subjektus" varētu pārbaudīt un analizēt, reaģējot uz noteiktu zāļu lietošanu īsā laika periodā.

Homo chippiens , kā modeli sauca humoristiski, arī ir pētījusi ASV Vides aizsardzības aģentūra kā alternatīvu modeli, lai pētītu vides toksīnu ietekmi, piemēram, dioksīna un bisfenola A (BPA) ietekmi uz cilvēka aknām.

Pašlaik gandrīz jebkurai jaunajai narkotikai vēl ir jāveic ilgstošs klīniskais izmēģinājums, kā arī vispirms jāpārbauda cilvēki pirms tā nonāk tirgū. Miniatūru cilvēka orgānu attīstība var padarīt attīstības procesu īsāku, izlaižot jaunu narkotiku izmēģinājuma protokola daļu. Tomēr daži eksperti brīdina, ka mikroshēmas nevar uztvert cilvēka orgānu pilnu sarežģītību un ka šai tehnoloģijai ir ierobežojumi, kas būs jārisina, pirms tie kļūst noderīgi kā īstas alternatīvas reāliem orgāniem.