Dopuszczenie do użytku nowego farmaceutyku, począwszy od koncepcji, aż do gotowego produktu zajmuje kilkanaście lat i kosztuje miliardy dolarów. Każdego roku jedynie kilkadziesiąt nowych leków zostaje zatwierdzonych do leczenia w Stanach Zjednoczonych… ale czy na pewno musi tak być ?
„Organy na chipach” (ang. organs-on-a-chip) mogą doprowadzić do rewolucji w testowaniu bezpieczeństwa nowych leków. Nazwa tej nowinki technologicznej, nie został jeszcze w Polsce przez nikogo doprecyzowana. „Chip” odnosi się do łupinki, wiórka, obłamku i nie ma wiele wspólnego z chipami w komputerach. Zdjecie tego jak to wygląda znajduje się na stronie
Urządzenia te wykorzystują żywe komórki do modelowania struktury i funkcji ludzkich narządów oraz tkanek. Stworzone są po to, aby sprawdzać, działanie nowych leków na wiele różnych narządów szybciej od tradycyjnych metod. W ten sposób będzie można nawet wyeliminować potrzebę badań na zwierzętach i lepiej przewidzieć, które nowe leki będą skutecznie leczyć.
Długie i mało efektywne badania nowych leków
Początkowo każdy nowy lek testowany jest na komórkach hodowanych w tradycyjnych naczyniach i kolbach laboratoryjnych. Jeśli pomyślnie przejdzie testy przesiewowe in vitro, naukowcy badają go następnie na żywych zwierzętach, aby sprawdzić jaki ma wpływ na cały system, zamiast tylko na pojedynczy rodzaj komórek. Dopiero po wielu latach badań laboratoryjnych i eksperymentalnych naukowcy zaczynają testować nowy lek na zdrowych ludziach, ale tylko po to, aby sprawdzić jego bezpieczeństwo. Dodatkowo 90% leków, które pomyślnie przeszły badania na zwierzętach nigdy nie trafi do pacjenta, dlatego że były albo nieskuteczne abo zbyt toksyczne.
„Organy na chipach” mogą całkowicie przeorganizować ten proces. Składają się z wypełnionych płynem kanalików i maleńkich komór zawierających próbki ludzkich komórek. Jednocześnie naśladują pracę nerek, płuc, wątroby, jelita, skóry, mózgu, serca, kości i układu rozrodczego. Płynąca w nich ciecz dostarcza tlen i składników odżywczych, w sposób podobny do tego, jaki krew podtrzymuje komórki ludzkiego ciała. Stały przepływ płynu sprawia, że hodowla komórek bardziej przypomina ludzkie narządy niż komórki hodowane w naczyniach laboratoryjnych.
Nortis, Inc. we współpracy z lokalną firmą biotechnologiczną, stworzył urządzenie wielkości wizytówki z trzema maleńkimi rurkami, każda o wielkości jednej tysięcznej kropli, zawierająca po 5000 komórek nerkowych. Kiedy małe ilości płynu są przepompowywane przez rurki, komórki nerkowe wystawione są na różnego rodzaju sygnały, co odzwierciedla procesy, jakie zachodzą w żywej nerce.
„Odkryliśmy, że komórki nerkowe uwalniają sygnały, zwane biomarkerami, od urazów po ekspozycji na znane toksyny nerkowe. Nasze badania wykazały, że komórki na chipie uwalniają markery urazu, powszechnie obserwowane w moczu osób z uszkodzeniem nerek.”
Testowanie leków starszą metodą, nie wykazało żadnych uszkodzeń przy traktowaniu komórek tą samą substancją. Sugeruje to, że „nerka na chipie” może być lepsza niż istniejące metody przewidywania, czy nowy lek spowoduje uszkodzenie tego narządu u ludzi, czy też nie.
Teraz, zespół naukowców chce połączyć wiele różnych organów, tak aby, jak najlepiej odzwierciedlić system złożony z wielu narządów. Wzajemnie połączone organy na chipie, będą w stanie odtworzyć skomplikowaną biologię ludzkiego organizmu.
„Byliśmy w stanie połączyć „wątrobę na chipie” z „nerką na chipie”, aby dowiedzieć się, w jaki sposób ekstrakt roślinny stosowany w niektórych lekach ziołowych, zwany kwasem aristolochowym, uszkadza komórki nerkowe.”
W nadchodzącym roku projekt „nerka na chipie” będzie wysłany na Międzynarodową Stację Kosmiczną, gdzie niska grawitacja przyspiesza zmiany w komórkach, powodując niekiedy problemy zdrowotne u astronautów. Stacja kosmiczna może być idealnym miejscem, aby dowiedzieć się więcej o chorobach nerek i to w ciągu najbliższych kilku tygodni.”