Organi-na-Chip tehnologije spreminja medicinske raziskave

Široko je bilo priznano, da imajo živalski modeli za testiranje zdravil in drugih zdravil številne resne pomanjkljivosti. V nekaterih primerih so te metode neetične in krute. Poleg tega te študije niso vedno sposobne natančno napovedati človeško fiziologijo. Mnoge od teh študij prihajajo z velikimi stroški, kar pomeni, da nekatera zdravila morda nikoli ne bodo dosegla faze testiranja.

Raziskovalci po vsem svetu delajo na razvoju miniaturnih človeških organov, ki bi lahko nadomestili testiranje na živalih in pospešili preskušanje drog. Njihovi poskusi kažejo, da lahko ta nastajajoča nastajajoča tehnologija pogosto napoveduje odziv telesa na zdravila in bolezni brez uporabe živih oseb. Farmacevtska industrija je izrazila zanimanje za to zdravilno tehnologijo, ki pomaga pri spodbujanju inovacij.

Organ-on-A-čip za testiranje drog

Organ na čipu je pripomoček, ustvarjen z uporabo metod mikročipa. Vsebuje kontinuirano perfuzijske komore, ki jih obdajajo žive človeške celice. Velikost majhnega računalniškega pomnilniškega ključa, ta naprava posnema biologijo in funkcije realnih organov in je nadgradnja obstoječih sistemov, ki se uporabljajo danes (kot so žive celice, gojene v petrijevki).

Znanstveniki so že razvili različne organe na čipsu: pljuča, srce, črevo in jetra.

Pljuča na čipu, na primer, vsebuje pljučne in kapilarne celice z eno stranjo, izpostavljeno krvnemu mediju, in drugo v zrak. To zagotavlja znanstvenikom vpogled v del pljuč, kjer se zgodi izmenjava plinov. To je področje, na katerem pogosto pride do pljučnih težav, kot so okužbe in rak.

Pljuča na čipu je fleksibilna, zato se razteza in sklepa podobno kot človeška pljuča, ki ponavlja funkcijo živega organa.

Tehnologija organov na čipu izvira iz laboratorijev Wyssovega inštituta za biološko navdahnjeno inženirstvo na Univerzi Harvard. Nekatera komercialna podjetja zdaj proizvajajo čipe, ki ponovijo tudi obolel organ. Drugi se osredotočajo na to, kako se zdravila, ki so že odobrena in na novo razvita, obnašajo v teh napravah v primerjavi s človeškim telesom. Ker se farmacevtska podjetja strinjajo, da je vlaganje v čipovno tehnologijo vredno zasledovanje, nadaljnje naložbe in nadaljnje izboljšave bodo v prihodnosti še bolj uporabne organe na čipih.

Lani je podjetje Emulate, Inc. napovedalo raziskovalno sodelovanje z Johnson & Johnson in Wyss Institute, da bi ocenilo njihovo platformo za trombozo na čipu, ki bi se lahko uporabila za testiranje zdravil, za katera je znano, da povzročajo krvne strdke. Čip modelov različnih dejavnikov, ki bi lahko prispevali k razvoju krvnega strdka. Če bi bila uspešna, bi se ta tehnologija lahko uporabila v kliničnih preskušanjih zdravil, da bi zmanjšali tveganje, ki ga povzročajo nekatera zdravila - kot so imuno-terapevtska in onkološka zdravila - znana zaradi morebitnih neželenih učinkov, povezanih s strjevanjem krvi.

Nedavni napredek v rastočih osnovnih organih iz matičnih celic bi lahko podpiral tudi organ-on-a-chip tehnologijo. Poskusi kažejo, da se lahko humane matične celice programirajo za proizvodnjo različnih vrst tkiva. Medtem ko bo za pripravo prilagojenih organov za presaditev bolnikov potreboval nekaj časa, se lahko že uporablja za razvijanje človeškega tkiva za modele s čipom na čipu.

Ali bo kmalu postal Človek na čipu?

Znanstveniki na Wyssovem inštitutu zdaj delajo na ambicioznem projektu: iščejo povezovanje različnih organov na čipih, da bi ustvarili repliko celotnega človeškega telesa.

To bi lahko pomagalo preskusom drog na neprimerljiv način. Večkratne in vitro "osebe" je bilo mogoče preskusiti in analizirati za njihov odziv na določeno zdravilo v kratkem časovnem obdobju.

Homo chippiens , kot je bil humoristično poimenovan, je tudi Agencija za varstvo okolja raziskala kot alternativni model za preučevanje učinkov toksinov v okolju, kot so učinki dioksina in bisfenola A (BPA) na človeško jetra.

Trenutno je skorajda vsa nova zdravila še vedno treba opraviti dolgotrajno klinično preskušanje, pa tudi testirati na ljudi, preden pridejo na trg. Razvoj miniaturnih človeških organov lahko zmanjša razvojni proces tako, da preskoči del novega preskusnega protokola novega zdravila. Nekateri strokovnjaki pa opozarjajo, da čipi ne morejo zajeti celotne zapletenosti človeškega organa in da ima ta tehnologija omejitve, ki jih je treba obravnavati, preden postanejo koristne kot resnične alternative resničnim organom.