Nisu mnogi izumi toliko skupi za stvaranje ili će vjerojatno propasti kao novi lijekovi.
Procjenjuje se da u prosjeku za razvoj i testiranje novog farmaceutskog lijeka treba 10 godina i košta gotovo 1, 4 milijarde dolara. Otprilike 85 posto njih nikad ne prođe u ranim kliničkim ispitivanjima, a od onih koja to čine, samo polovina ih je odobrila FDA kako bi izašli na tržište. To je jedan od razloga zašto lijekovi toliko koštaju.
Dobra vijest. Znanstvenici koji se usredotočuju na poboljšanje izgledi za uspjeh i ubrzavaju proces, čuvajući drogu, razvili su obećavajuću inovaciju: „organi na čipu“. Oni su poprilično slični njima - malim, funkcionalnim verzijama uzgojenih ljudskih organa na uređaju otprilike veličine memorijske kartice.
Posljednji skok naprijed dolazi iz tima biomedicinskih inženjera sa Sveučilišta u Torontu. Početkom ovog tjedna, u članku u časopisu Nature Materials, ovi su znanstvenici objasnili kako su uspjeli natjerati tkiva srca i jetre na mali, trodimenzionalni skel, obložen umjetnim krvnim žilama tankim dlakama, a zatim gledati kako organi funkcioniraju kao u ljudskom tijelu.
Svoj uređaj nazivaju AngioChip, a prema riječima voditeljice tima Milice Radišić, njegov potencijal nadilazi revoluciju u procesu testiranja droga. Ona predviđa dan kada bi se mogao ugraditi u ljudsko tijelo da bi popravio bolesne ili oštećene organe.
"To je uistinu multifunkcionalno i rješava mnoge probleme u prostoru tkivnog inženjeringa", rekao je Radišić, profesor sa Sveučilišnog instituta za biomaterijal i biomedicinsko inženjerstvo, u priopćenju za javnost. "Uistinu slijedeće generacije."
Izgradnja mini-organa
Istraživači već mogu uzgajati tkivo organa u laboratorijima, ali to je obično na ravnoj ploči i rezultira dvodimenzionalnim modelom različitim od onoga što se zapravo događa u nama. To ograničava koliko istraživači mogu naučiti o učinkovitosti i riziku upotrebe novog lijeka za liječenje određenog organa.
Ali tehnologija poput AngioChip-a pruža realističniju, iako malenu, verziju ljudskih organa i koja će, kaže Radišić, omogućiti istraživačima da rano otkriju one lijekove koji zaslužuju da prijeđu na klinička ispitivanja. To bi također moglo u velikoj mjeri smanjiti potrebu testiranja na životinjama.
Izgradnja uređaja nije bio mali izazov. Diplomirani student Boyang Zhang najprije je morao koristiti tehniku koja se zove 3D žigosanje kako bi stvorili izuzetno tanke slojeve bistrog, fleksibilnog polimera. Svaki je sloj sadržavao uzorak kanala ne širi od ljudske dlake. Oni bi služili kao krvne žile organa.
Zatim je ručno slagao slojeve i upotrijebio UV svjetlo da izazove kemijsku reakciju koja ih je stapala zajedno. To je stvorilo skele oko kojih će orgulje rasti. Da bi vidjeli hoće li njihov izum djelovati, istraživači su ga ugradili u štakora. Oduševili su se videći kako krv prolazi kroz uske kanale uređaja bez zgrušavanja.
Oni su tada kupali AngioChip u tekućini ispunjenoj živim stanicama ljudskog srca. Ubrzo su te stanice počele rasti unutar i izvan umjetnih krvnih žila baš kao što bi se to događalo u ljudskom tijelu. Kako su stanice nastavile rasti tijekom sljedećeg mjeseca, fleksibilni uređaj počeo je djelovati poput stvarnog organa, na kraju se stežući i šireći se u ustaljenom ritmu, poput otkucaja srca.
"Ono što AngioChip čini jedinstvenim jest to što smo izgradili vaskularni sustav u tkivu", objašnjava Zhang. "Ova mreža plovila će nam u budućnosti pomoći da povežemo više organa zajedno, baš kao i kako su naši organi povezani u našem krvnom sustavu."
Zamjena transplantacija?Inženjeri su stvorili jetru na čipsu na isti način. Vremenom se i on počeo ponašati poput svog ljudskog kolege, proizvodeći ureu, glavni spoj u urinu, a također i metabolizirajuće lijekove. Na kraju, znanstvenici će moći povezati čipove različitih organa kako bi vidjeli ne samo kako lijek utječe na svaki organ, već i njegov utjecaj na oba istovremeno.
Ili, kako sugerira Radišić, tumor i srčane stanice mogu biti povezani kako bi se vidjelo koji lijekovi mogu uništiti tumor bez da naštete srcu.
"Najmanje žile u ovom tkivu bile su široke samo poput ljudske dlake, ali krv je i dalje mogla lako teći kroz njih", rekao je Radišić. "To znači da ćemo pomoću ove platforme moći izgraditi humane tumore na životinjama otkrijte nove, učinkovitije lijekove protiv raka. "
Jasno je da laboratorijski uzgojeni organi mogu uvesti mnogo više preciznosti i brzine u postupak ispitivanja na drogu. No, jednom kada se AngioChip može implantirati u ljude, napominje Radišić, to bi moglo zamijeniti potrebu za presađivanjem organa drugoj osobi. Umjesto toga, mogu se uzgajati organi pomoću stanica uzetih od domaćina, što može značajno smanjiti rizik odbacivanja.
U prosjeku, svaki dan umre 21 osoba jer za transplantaciju nisu dostupni odgovarajući organi.
Sljedeći je korak za tim sa Sveučilišta u Torontu suradnja s proizvođačem na razvoju procesa izgradnje više AngioChips-a istovremeno. Trenutačno su izrađene ručno, jedna po jedna.
