A fost recunoscut pe scară largă că modelele de animale pentru testarea medicamentelor și alte tratamente medicale au mai multe defecte grave. În unele cazuri, aceste metode sunt neetice și crude. Mai mult, aceste studii nu sunt întotdeauna capabile să prezică cu exactitate fiziologia umană. Multe dintre aceste studii vin cu costuri extinse, ceea ce înseamnă că unele medicamente nu ar putea ajunge niciodată în faza de testare.
Cercetătorii din întreaga lume au lucrat la dezvoltarea organelor miniatură ale omului, care ar putea să înlocuiască testul pe animale și să accelereze studiile asupra medicamentelor. Experimentele lor arată că această tehnologie emergentă poate să prezică adesea răspunsul organismului la medicamente și boli, fără a folosi subiecți vii. Industria farmaceutică își exprimă interesul față de această tehnologie de sănătate în devenire, care contribuie la stimularea inovării sale.
Organ-On-A-Chip pentru testarea medicamentelor
Un organ-on-a-chip este un dispozitiv creat folosind metode de fabricare a microcipului. Conține camere continuu perfuzate, aliniate de celulele umane vii. Mărimea unui stick de memorie mic, acest dispozitiv imită biologia și funcțiile organelor reale și reprezintă un upgrade asupra sistemelor existente în prezent (cum ar fi celulele vii cultivate într-un vas Petri). Oamenii de stiinta au dezvoltat deja diferite organe pe chips: pulmonar, inima, intestinul si ficatul.
Câmpul pulmonar, de exemplu, conține atât celule pulmonare, cât și celule capilare, cu o parte expusă la un mediu sanguin și celălalt pentru aer. Acest lucru oferă oamenilor de știință o perspectivă asupra părții pulmonare în care se produce schimbul de gaze. Aceasta este zona în care apar adesea probleme pulmonare, cum ar fi infecțiile și cancerul.
Lung-on-a-chip este flexibil, așa că se întinde și se contractează mult ca un plămân uman – replicând funcția organului viu.
Tehnologia organelor pe chipsuri provine din laboratoarele Institutului Wyss pentru Inginerie Biologică Inspirată de la Universitatea Harvard. Unele companii comerciale produc acum chips-uri care replică și un organ bolnav. Altele se concentrează asupra modului în care medicamentele – atât cele deja aprobate, cât și cele nou dezvoltate – se comportă în aceste dispozitive în comparație cu corpul uman. Întrucât companiile farmaceutice sunt de acord că investiția în tehnologia cu chipuri este o urmărire demnă, investițiile ulterioare și rafinările ulterioare vor face ca organele pe cipuri să fie și mai utile în viitor.
Anul trecut, Emulate Inc. a anunțat o colaborare de cercetare cu Johnson & Johnson și Institutul Wyss pentru a evalua platforma lor de tromboză pe un cip care ar putea fi utilizată pentru a testa medicamentele despre care se știe că cauzează cheaguri de sânge. Cipul modelează diferiți factori care ar putea contribui la dezvoltarea unui cheag de sânge. Dacă ar fi reușit, această tehnologie ar putea fi utilizată în studiile clinice de droguri pentru a minimiza riscul cauzat de unele medicamente – cum ar fi medicamentele imuno-terapeutice și oncologie – cunoscute pentru posibile efecte secundare legate de coagularea sângelui. Progresele recente în creșterea organelor rudimentare din celulele stem ar putea de asemenea să susțină tehnologia organ-on-a-chip. Experimentele arată că celulele stem umane pot fi programate pentru a produce diferite tipuri de țesuturi. Deși va dura ceva timp înainte ca această tehnică să poată fi folosită pentru a crește organele personalizate pentru pacienții cu transplant, ea poate fi aplicată deja pentru a crește țesutul uman pentru modelele organ-on-a-chip.
În curând va fi om-pe-un-Chip?
Oamenii de știință de la Institutul Wyss lucrează acum la un proiect ambițios: Ei caută să lege diferite organe pe chipsuri pentru a crea o replică a întregului corp uman. Acest lucru ar putea ajuta la studiile de droguri într-un mod de neegalat. Multi subiecți in vitro pot fi testați și analizați pentru răspunsul lor la un anumit medicament într-o perioadă scurtă de timp.
Homo chippiens
, deoarece modelul a fost numit cu umor, a fost, de asemenea, explorat de către Agenția pentru Protecția Mediului din Statele Unite ca un model alternativ pentru studierea efectelor toxinelor din mediul înconjurător, cum ar fi efectele dioxinei și bisfenolului A (BPA) ficat.
În momentul de față, aproape orice medicament nou trebuie încă să treacă printr-un studiu clinic de lungă durată, precum și să fie testat pe om înainte de a ajunge pe piață. Dezvoltarea de organe umane miniatură ar putea face procesul de dezvoltare mai scurt, depășind o parte din protocolul de studiu al unui nou medicament. Unii experți avertizează totuși că jetoanele nu pot capta complexitatea completă a unui organ uman și că această tehnologie are limitări care vor trebui abordate înainte ca acestea să devină utile ca adevărate alternative la organele reale.
