Opće je priznato da životinjski modeli za ispitivanje lijekova i drugih medicinskih postupaka imaju nekoliko ozbiljnih nedostataka. U nekim slučajevima ove su metode neetične i okrutne. Štoviše, ove studije nisu uvijek u stanju točno predvidjeti ljudsku fiziologiju. Mnoge od tih studija dolaze s opsežnim troškovima, što znači da neki lijekovi nikada ne bi mogli doći do faze testiranja.
Istraživači širom svijeta rade na razvoju minijaturnih ljudskih organa koji bi mogli zamijeniti testove na životinjama i ubrzati pokuse s lijekovima. Njihovi eksperimenti pokazuju da ova nova tehnologija koja nastaje može često predvidjeti odgovor tijela na lijekove i bolesti bez korištenja žive osobe. Farmaceutska industrija izražava interes za ovu budding zdravstvenu tehnologiju, koja pomaže u njegovoj inovaciji.
Organ-On-A-čip za testiranje lijekova
Organ-on-a-chip je uređaj izrađen pomoću metoda proizvodnje mikročipova. Sadrži kontinuirano perfundirane komore obložene živim ljudskim stanicama. Veličina memorije malog računala, ovaj uređaj oponaša biologiju i funkcije stvarnih organa, a nadogradnja je na postojećim sustavima koji se danas koriste (kao što su žive stanice koje se uzgajaju u Petrijevu zdjelu).
Znanstvenici su već razvili različite organe na čipovima: pluća, srce, crijeva i jetra.
Na primjer, pluća na čipu sadrži i plućne i kapilarne stanice s jednim dijelom izloženim mediju sličnom krvi, a drugu u zrak. To omogućava znanstvenicima uvid u dio pluća gdje se dogodi razmjena plina. Ovo je područje gdje se pojavljuju plućni problemi poput infekcija i raka.
Lung-on-a-chip je fleksibilan, pa se proteže i ugovara puno slično ljudskom pluću - replicirajući funkciju živog organa.
Tehnologija organa na čipovima potječe iz laboratorija Wyss Instituta za biološki inženjerstvo na Sveučilištu Harvard. Neke trgovačke tvrtke sada proizvode čipove koji repliciraju i bolestan organ. Drugi se fokusiraju na način na koji lijekovi - već odobreni i novo razvijeni - ponašaju se u tim uređajima u usporedbi s ljudskim tijelom. Budući da se farmaceutske tvrtke slažu da je ulaganje u čip tehnologiju vrijedno potragu, daljnja ulaganja i naknadne dorade učinit će organe na čipu još korisnije u budućnosti.
Prošle godine Emulate, Inc. objavila je suradnju s Johnson & Johnsonom i Wyss Institutom kako bi procijenila platformu tromboza na čipu koja bi mogla potencijalno biti korištena za testiranje lijekova za koje se zna da uzrokuju krvne ugruške. Čip mijenja različite čimbenike koji mogu pridonijeti razvoju krvnog ugruška. Ako je to uspješno, ta bi se tehnologija mogla koristiti u kliničkim ispitivanjima lijekova kako bi se smanjili rizici uzrokovani nekim lijekovima - kao što su imuno-terapeutici i onkološki lijekovi - poznati po mogućim nuspojavama povezanim s zgrušavanjem krvi.
Nedavni napredak u rastućim rudimentarnim organima iz matičnih stanica također može podržati tehnologiju organa na čipu. Pokusi pokazuju da se ljudske matične stanice mogu programirati za proizvodnju različitih vrsta tkiva. Iako će neko vrijeme prije nego što se ova tehnika može koristiti za rast osobnih organa za pacijente s presađivanjem, već se može primijeniti na rast ljudskog tkiva za modele organa na čipu.
Hoće li uskoro biti čovjek-na-čip?
Znanstvenici Instituta Wyss sada rade na ambicioznom projektu: oni traže povezivanje različitih organa na čipovima kako bi stvorili repliku cijelog ljudskog tijela.
To bi moglo pomoći istraživanju lijekova na neusporediv način. Mnoge in vitro "subjekti" mogu se testirati i analizirati za njihov odgovor na određeni lijek u kratkom vremenskom razdoblju.
Homo chippiens , kao što je model humorističan, također je proučio Američka agencija za zaštitu okoliša kao alternativni model za proučavanje učinaka toksina u okolišu, kao što su učinci dioksina i Bisphenol A (BPA) na ljudsku jetru.
Trenutačno, gotovo svaki novi lijek i dalje treba podvrgnuti dugotrajnom kliničkom ispitivanju, kao i biti testiran na ljudima prije nego što udari na tržište. Razvoj minijaturnih ljudskih organa može skratiti razvojni proces preskakavanjem dijela novog prototipa protokola. Neki stručnjaci, međutim, upozoravaju da čips ne mogu uhvatiti punu složenost ljudskog organa i da ta tehnologija ima ograničenja koja će morati biti riješena prije nego što postanu korisni kao prave alternative stvarnim organima.