Széles körben elismert tény, hogy a kábítószerek és más orvosi kezelések tesztelésére szolgáló állatmodellek számos komoly hibát tartalmaznak. Bizonyos esetekben ezek a módszerek etikátlanok és kegyetlenek. Ráadásul ezek a vizsgálatok nem mindig képesek pontosan megjósolni az emberi fiziológiát. Sok ilyen tanulmány kiterjedt költségekkel jár, ami azt jelenti, hogy egyes gyógyszerek soha nem tehetik meg a tesztelési fázisban.
A világ minden tájáról kutatók kidolgoztak olyan miniatűr emberi szerveket, amelyek potenciálisan helyettesíthetik az állatkísérleteket és felgyorsíthatják a kábítószer-kísérleteket. Kísérleteik azt mutatják, hogy ez a feltörekvő új keletű technológia gyakran előre jelzi a szervezetnek a kábítószerekre és betegségekre gyakorolt hatását, anélkül, hogy élő embereket kellene alkalmazni. A gyógyszeripar érdeklődést tanúsít ebben a bimbózó egészségügyi technológia iránt, amely hozzájárul az innováció ösztönzéséhez.
Organ-On-A-Chip a kábítószer-teszteléshez
A szerv-on-a-chip egy mikrochip gyártási módszerekkel létrehozott eszköz. Tartósan perfundált kamrákat tartalmaz, amelyeket élő emberi sejtek bélelik. A kis méretű memóriakártya mérete, ez a készülék a valódi szervek biológiáját és funkcióit imitálja, és ma már használatban lévő létező rendszerek (például a Petri-csészében termesztett élő sejtek) frissítése.
A tudósok már kialakították a különböző szerveket: a tüdőt, a szívet, a beleket és a májat.
A plusz-a-chip például mind pulmonalis, mind kapilláris sejteket tartalmaz, egyik oldalán vérmintás közeg, a másik pedig levegő. Ez a tudósok számára betekintést nyújt a tüdő azon részébe, ahol a gázcsere történik. Ez a terület, ahol gyakori tüdőproblémák, például fertőzések és rákos megbetegedések fordulnak elő.
A lengető csípő rugalmas, ezért úgy nyúlik és összehúzódik, mint egy emberi tüdő - az élő szerv funkcióját reprodukálja.
Az orgánok a chipen technológia a Wyss Institute of Biologically Inspired Engineering laboratóriumából származik. Egyes kereskedelmi cégek most gyártanak chipeket, amelyek egy beteg szervet is reprodukálnak. Mások arra koncentrálnak, hogy a kábítószerek - mind a már jóváhagyott, mind az újonnan kifejlesztett - ilyen eszközökkel viselkednek az emberi testhez képest. Mivel a gyógyszergyártók egyetértenek abban, hogy a chiptechnológiába való befektetés méltó törekvés, a további befektetések és a későbbi finomítások a jövőben még hasznosabbá teszik a szerveket a chipeken.
Az elmúlt évben az Emulate, Inc. bejelentette a Johnson & Johnson és a Wyss Intézet kutatói együttműködését, hogy értékeljék a thrombosis-on-chip platformját, amely potenciálisan használható véralvadásgátló gyógyszerek kipróbálására. A chip modellek különböző tényezőket, amelyek hozzájárulhatnak a vérrög kialakulásához. Ha sikeres lenne, ezt a technológiát alkalmazhatnák klinikai kísérletekben, hogy minimalizálják a véralvadással kapcsolatos esetleges mellékhatásokról ismert gyógyszerek - például immunterápiás szerek és onkológiai gyógyszerek - által okozott kockázatot.
Az őssejtekből származó növekvő kezdeti szervek újabb fejlesztései szintén támogathatják a szerves chip-technológiát. A kísérletek azt mutatják, hogy az emberi őssejtek programozhatók különböző típusú szövetek előállítására. Bár a technika alkalmazását a szervátültetett betegek személyre szabott szervek felépítéséhez elegendő ideig alkalmazzák, már alkalmazható emberi szövetek előállítására a szerves-a-chip modellek esetében.
Will lesz hamarosan ember-on-a-Chip?
A Wyss Intézet kutatói most egy ambiciózus projekten dolgoznak: Különböző szervek közötti kapcsolatot keresnek a chipeken, hogy az egész emberi test replikáját hozzák létre.
Ez párhuzamosan segítheti a kábítószer-kísérleteket. Több in vitro "alany" is tesztelhetõ és elemezhetõ egy adott gyógyszerre adott válasz rövid idõ alatt.
A Homo chippiens mint a modell humoros szimulációval is foglalkozik az amerikai Környezetvédelmi Ügynökséggel, mint alternatív modell a környezeti toxinok hatásainak tanulmányozására, mint például a dioxin és Bisphenol A (BPA) hatása az emberi májra.
Jelen pillanatban szinte minden új gyógyszer még hosszadalmas klinikai vizsgálatra van szüksége, és meg kell vizsgálni az emberen először, mielőtt eléri a piacot. A miniatűr emberi szervek fejlesztése a fejlesztési folyamatot rövidebbé teheti, ha kihagyja az új kábítószer-kísérleti protokoll egy részét. Egyes szakértők azonban arra figyelmeztetnek, hogy a zsetonok nem képesek megragadni az emberi szerv teljes összetettségét, és hogy ez a technológia olyan korlátozásokat tartalmaz, amelyekkel foglalkozni kell, mielőtt azok hasznos tényleges alternatívákká válnának a valódi szervek számára.