Органы на чипе и развивающиеся медицинские исследования

Широко признано, что модели на животных для тестирования лекарств и других методов лечения имеют несколько серьезных недостатков. В некоторых случаях эти методы неэтичны и жестоки. Более того, эти исследования не всегда способны точно предсказать физиологию человека. Многие из этих исследований сопряжены с большими затратами, что означает, что некоторые лекарства могут никогда не дойти до фазы тестирования.

Исследователи по всему миру работают над созданием миниатюрных человеческих органов, которые могут заменить испытания на животных и ускорить испытания лекарств. Их эксперименты показывают, что эта зарождающаяся технология часто может предсказать реакцию организма на лекарства и болезни, не используя живых людей. Фармацевтическая промышленность проявляет интерес к этой зарождающейся технологии здравоохранения, которая помогает стимулировать ее инновации.

Орган-на-чипе для тестирования на наркотики

Орган на чипе - это устройство, созданное с использованием методов изготовления микрочипа. Он содержит непрерывно перфузированные камеры, выстланные живыми клетками человека. Это устройство размером с небольшую компьютерную карту памяти имитирует биологию и функции реальных органов и представляет собой обновление существующих систем, используемых сегодня (например, живых клеток, выращенных в чашке Петри).

Ученые уже разработали различные органы на чипах: легкое, сердце, кишечник и печень. Например, легкое на чипе содержит как легочные, так и капиллярные клетки, одна сторона которых подвергается воздействию среды, подобной крови, а другая - воздуху. Это дает ученым понимание той части легкого, где происходит газообмен. Это область, где часто возникают легочные проблемы, такие как инфекции и рак. Легкое на чипе гибкое средство, поэтому оно растягивается и сжимается во многом подобно человеческому легкому, повторяя функцию живого органа.

Технология «Органы на чипах» берет свое начало в лабораториях Института биологической инженерии Вайсса при Гарвардском университете. Некоторые коммерческие компании в настоящее время производят чипы, которые также копируют больной орган. Другие сосредотачиваются на том, как лекарства - как уже одобренные, так и недавно разработанные - ведут себя в этих устройствах по сравнению с человеческим организмом. Поскольку фармацевтические компании согласны с тем, что инвестирование в чиповую технологию является достойным занятием, дальнейшие инвестиции и последующие усовершенствования сделают органы на чипах еще более полезными в будущем.

В прошлом году Emulate, Inc. объявила об исследовательском сотрудничестве с Johnson & Johnson и Wyss Institute, чтобы оценить их платформу тромбоза на чипе, которая потенциально может использоваться для тестирования препаратов, которые, как известно, вызывают сгустки крови. Чип моделирует различные факторы, которые могут способствовать развитию тромба. В случае успеха эта технология может быть использована в клинических испытаниях лекарственных препаратов, чтобы минимизировать риск, вызываемый некоторыми лекарственными средствами, такими как иммунотерапевтические и онкологические препараты, известные возможными побочными эффектами, связанными со свертыванием крови.

Недавние достижения в выращивании рудиментарных органов из стволовых клеток также могут поддержать технологию «орган на чипе». Эксперименты показывают, что стволовые клетки человека могут быть запрограммированы для производства различных типов тканей. Хотя для того, чтобы использовать эту технику для выращивания персонализированных органов у пациентов, перенесших трансплантацию, потребуется некоторое время, ее уже можно применять для выращивания человеческих тканей для моделей «орган на чипе».

Будет ли скоро человек-на-чипе?

Ученые из Института Висс сейчас работают над амбициозным проектом: они пытаются связать различные органы на чипах, чтобы создать точную копию всего человеческого тела. Это может помочь испытаниям наркотиков беспрецедентным способом.Несколько in vitro «субъектов» могут быть протестированы и проанализированы на предмет их реакции на определенное лекарство в течение короткого периода времени.

Homo Chippiens Агентство по охране окружающей среды США также назвало эту модель юмористической, в качестве альтернативной модели для изучения воздействия токсинов окружающей среды, таких как воздействие диоксина и бисфенола А (BPA) на печень человека.

В настоящее время практически любое новое лекарство все еще нуждается в длительном клиническом испытании, а также в тестировании на людях, прежде чем оно появится на рынке. Развитие миниатюрных человеческих органов может сделать процесс разработки более коротким, если пропустить часть протокола испытаний нового препарата. Некоторые эксперты, однако, предупреждают, что чипы не могут уловить всю сложность человеческого органа и что эта технология имеет ограничения, которые необходимо устранить, прежде чем они станут полезными в качестве реальной альтернативы реальным органам.