Ir plaši atzīts, ka dzīvnieku modeļiem, lai pārbaudītu narkotikas un citas ārstniecības metodes ir vairākas nopietnas kļūdas. Dažos gadījumos šīs metodes ir neētiskas un nežēlīgas. Turklāt šie pētījumi ne vienmēr spēj precīzi paredzēt cilvēka fizioloģiju. Daudzi no šiem pētījumiem nāk ar lielām izmaksām, kas nozīmē, ka dažas zāles, iespējams, nekad to nenodrošinās pārbaudes posmā.
Pētnieki visā pasaulē ir izstrādājuši miniatūras cilvēka orgānus, kas varētu aizstāt izmēģinājumus ar dzīvniekiem un paātrināt zāļu izmēģinājumus. To eksperimenti rāda, ka šī jaunā tehnoloģija, kas rada jaunas iespējas, bieži vien var prognozēt ķermeņa reakciju uz narkotikām un slimībām, neizmantojot dzīvus subjektus. Farmācijas nozare izrāda interesi par šo jauno veselības tehnoloģiju, kas palīdz uzlabot inovāciju.
Organ-on-a-chip narkotiku testēšanai
Organ-on-a-chip ir ierīce, kas izveidota, izmantojot mikroshēmu ražošanas metodes. Tas satur nepārtraukti perfūzijas kameras, kuras izklāta ar dzīvām cilvēka šūnām. Nelielas datora atmiņas kartes izmērs, šī ierīce imitē reālo orgānu bioloģiju un funkcijas un uzlabo esošās mūsdienās izmantojamās sistēmas (piemēram, dzīvās šūnas, kas audzētas Petri trauciņā).
Zinātnieki jau ir izstrādājuši dažādus orgānus uz čipiem: plaušās, sirdī, zarnās un aknās. Piemēram, plaušu mikroshēmā ir gan plaušu, gan kapilāro šūnas, no kurām viena ir pakļauta asiņainai vidē un otra – gaisā. Tas dod zinātniekiem iespēju izprast plaušās daļu, kurā notiek gāzu apmaiņa. Šī ir vieta, kur bieži rodas plaušu problēmas, piemēram, infekcijas un vēzis.
Lūzums-on-a-mikroshēma ir elastīgs, tāpēc tas stiepjas un sakrīt ar cilvēka plaušām, kas atdarina dzīvā orgāna funkciju.
Organs-on-chips tehnoloģija ir iegūta no Hārvardas universitātes Bioloģiski iedvesmojošās inženierijas institūta Wyss institūta laboratorijām. Daži komerciālie uzņēmumi tagad ražo mikroshēmas, kas atkārto arī slimo orgānu. Citu uzmanība tiek pievērsta tam, kā narkotikas – gan jau apstiprinātas, gan jaunizveidotās – darbojas šajās ierīcēs salīdzinājumā ar cilvēka ķermeni. Kā farmācijas uzņēmumi piekrīt, ka investīcijas mikroshēmu tehnoloģijā ir vērts sasniegt, turpmāki ieguldījumi un turpmākie uzlabojumi padarīs orgānus par mikroshēmām vēl noderīgākām nākotnē.
Pagājušajā gadā Emulate, Inc. paziņoja par pētījumu sadarbību ar Johnson & Johnson un Wyss Institute, lai novērtētu to trombozi-on-chip platformu, kuru varētu izmantot, lai pārbaudītu zāles, kas zināmā mērā izraisa asins trombu veidošanos. Mikroshēmu modelē dažādus faktorus, kas varētu veicināt asins recekļa veidošanos. Ja tas ir veiksmīgi, šo tehnoloģiju varētu izmantot klīniskajos pētījumos par zāļu lietošanu, lai mazinātu risku, ko izraisa dažas zāles, piemēram, imūnterapija un onkoloģiskās zāles, kas ir zināmas par iespējamām blakusparādībām, kas saistītas ar asins recēšanu.
Nesenie sasniegumi augošo pamatnozaru elementu veidošanā no cilmes šūnām var arī atbalstīt organ-on-chip tehnoloģiju. Eksperimenti liecina, ka cilvēka cilmes šūnas var tikt ieprogrammētas dažādu audu veidošanai. Kamēr šis paņēmiens var aizņemt kādu laiku, lai attīstītu personalizētus orgānus pacientiem ar transplantātu, to jau var pielietot, lai audzētu cilvēka audus modeļiem ar oriģinālu.
Vai drīz būs cilvēku-on-chip?
Wyss institūta zinātnieki tagad strādā pie ambicioza projekta: viņi meklē dažādu orgānu savstarpēju saistīšanu, lai izveidotu visas cilvēka ķermeņa kopijas.
Tas varētu palīdzēt narkotiku izmēģinājumus nepārspētu veidā. Vairākus in vitro "subjektus" varētu pārbaudīt un analizēt, reaģējot uz noteiktu zāļu lietošanu īsā laika periodā.
Homo chippiens
, tā kā modeli ir uztverts ar humoru, arī ASV Vides aizsardzības aģentūra ir pētījusi kā alternatīvu modeli vides toksīnu ietekmes pētīšanai, piemēram, dioksīna un bisfenola A (BPA) ietekmei uz cilvēku aknas.Pašlaik gandrīz jebkurai jaunajai narkotikai vēl ir jāveic ilgstošs klīniskais izmēģinājums, kā arī vispirms jāpārbauda cilvēki pirms tā nonāk tirgū. Miniatūru cilvēka orgānu attīstība var padarīt attīstības procesu īsāku, izlaižot jaunu narkotiku izmēģinājuma protokola daļu. Tomēr daži eksperti brīdina, ka mikroshēmas nevar uztvert cilvēka orgānu pilnu sarežģītību un ka šai tehnoloģijai ir ierobežojumi, kas būs jārisina, pirms tie kļūst noderīgi kā īstas alternatīvas reāliem orgāniem.
