On laajalti tunnustettu, että eläinmalleilla lääkkeiden ja muiden lääketieteellisten hoitojen testaamiseen liittyy useita vakavia puutteita. Joissakin tapauksissa nämä menetelmät ovat epäeettisiä ja julmia. Lisäksi nämä tutkimukset eivät aina pysty ennustamaan tarkasti ihmisen fysiologiaa. Monilla näistä tutkimuksista on runsaasti kustannuksia, mikä tarkoittaa, että jotkut lääkkeet eivät ehkä koskaan tule kokeilujaksoon.
Tutkijat ympäri maailmaa ovat pyrkineet kehittämään pieniä ihmiselimiä, jotka voisivat mahdollisesti korvata eläinkokeet ja nopeuttaa huumeiden kokeiluja. Heidän kokeilunsa osoittaa, että tämä nouseva uudistuva teknologia voi usein ennustaa ruumiin vastauksen huumeisiin ja sairauksiin ilman elävien henkilöiden käyttöä. Lääketeollisuus on kiinnostunut tästä syntymästä terveysteknologiasta, joka auttaa auttamaan innovaatiota.
Organ-On-A-Chip huumeiden testaukseen
Organ-on-a-chip on mikrosirujen valmistusmenetelmillä luotu laite. Se sisältää jatkuvasti perfusoidut kammiot, joita ympäröivät elävät ihmissolut. Pienen tietokoneen muistitikun koko, tämä laite jäljittelee todellisten elinten biologiaa ja toimintoja ja päivittää nykyisiä olemassaolevia järjestelmiä (kuten Petri-maljalla kasvatettuja eläviä soluja).
Tutkijat ovat jo kehittäneet erilaisia ruumiinosia: keuhko, sydän, suoli ja maksa.
Lung-on-a-chip sisältää esimerkiksi keuhkojen ja kapillaaristen solujen, joiden toinen puoli altistuu veren kaltaiselle väliaineelle ja toiselle ilmalle. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden tutustua keuhkojen osaan, jossa kaasunvaihto tapahtuu. Tämä on alue, jossa esiintyy usein keuhkosairauksia, kuten infektioita ja syöpä.
Lung-on-a-chip on joustava, joten se ulottuu ja sopii paljon ihmisen keuhkoihin - toisintaa elävän elimen toiminnon.
Organs-on-chip-tekniikka on peräisin Harvardin yliopiston biologisen inspiroinnin tekniikan Wyss-instituutin laboratoriosta. Jotkut kaupalliset yritykset valmistavat nyt siruja, jotka jäljittelevät myös sairaita elimiä. Toiset keskittyvät siihen, miten lääkkeet - jotka ovat jo hyväksyttyjä ja vasta kehitettyjä - käyttävät näitä laitteita verrattuna ihmiskehoon. Koska lääkeyhtiöt ovat yhtä mieltä siitä, että siruteknologiaan investoiminen on kelvollinen tavoite, lisäinvestoinnit ja myöhemmät tarkennukset tekevät siruista vielä hyötyä tulevaisuudessa.
Viime vuonna Emulate, Inc. ilmoitti tutkimushankkeesta Johnson & Johnsonin ja Wyss Institutein kanssa arvioidakseen niiden tromboosi-sirut-alustaa, jota voitaisiin mahdollisesti käyttää sellaisten lääkkeiden tutkimiseen, joiden tiedetään aiheuttavan verihyytymiä. Siru malleja eri tekijöitä, jotka voisivat edistää verihyytymän kehittymistä. Jos se onnistuu, tätä tekniikkaa voitaisiin käyttää kliinisissä lääketutkimuksissa, jotta voitaisiin minimoida joidenkin lääkkeiden - kuten immuno-terapeuttisten aineiden ja onkologisten lääkkeiden - aiheuttama riski, joka tunnetaan veren hyytymiseen liittyvistä mahdollisista sivuvaikutuksista.
Viimeaikaiset edistysaskeleet kantasolujen kasvaessa alkeellisista elimistä voisivat myös tukea organ-on-a-chip -teknologiaa. Kokeet osoittavat, että ihmisen kantasolut voidaan ohjelmoida erilaisten kudosten tuottamiseksi. Vaikka se kestää jonkin aikaa ennen kuin tätä tekniikkaa voidaan käyttää kasvattamaan yksilöllisiä elimiä elinsiirtopotilaille, sitä voidaan jo soveltaa kasvamaan ihmisen kudosta organ-on-a-chip-malleihin.
Will Soon Be Human-On-Chip?
Wyss-instituutin tutkijat työskentelevät nyt kunnianhimoisessa hankkeessa: He etsivät yhdistää eri elinten sirut luomaan kopion koko ihmisruumiista.
Tämä voi auttaa huumeiden tutkimuksia vertaansa vailla. Useita in vitro -aiheisia ihmisiä voidaan testata ja analysoida niiden reagoimiseksi tiettyyn lääkeaineeseen lyhyessä ajassa.
Homo chippiens on mallinnettu humoristisesti myös Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirastolla, joka on vaihtoehtoinen malli ympäristömyrkytysten vaikutusten tutkimiseen, kuten vaikutukset, joita dioksiini ja bisfenoli A (BPA) ovat ihmisen maksassa.
Tällä hetkellä melkein kaikki uudet lääkkeet joutuvat jatkamaan pitkää kliinistä tutkimusta, ja niitä on testattava ihmisillä ennen kuin se osuu markkinoille. Pienten ihmiselinten kehittäminen saattaa tehdä kehitystyöstä lyhyemmän ohittamalla osaa uuden lääkkeen koeprotokollasta. Jotkut asiantuntijat kuitenkin varoittavat, että pelimerkit eivät pysty tarttumaan ihmiselimen täydelliseen monimutkaisuuteen ja että tällä tekniikalla on rajoituksia, joita on käsiteltävä ennen kuin ne tulevat hyödyllisiksi todellisiksi vaihtoehdoiksi todellisiin elimiin.