Body on a chip
Szintet ugorhat a gyógyszerfejlesztés az egész szervezet modellezésével – fizióma chip-en rendszer létrehozásával –, mikrofolyadékkal töltött csatornákkal összekötött humán szövetminták segítségével, írja a Scientific Reports tanulmánya.
A Massachusetts Institute of Technologybiomérnökei olyan mikrofolyadék-platformot hoztak létre, amely alkalmas akár tíz féle szervből származó szövetminta összekötésére is, így a sejtek hetekig életben maradva meglehetős pontossággal képesek az emberi szervek közötti interakciók modellezésére. Mindez lehetővé teszi, hogy a fejlesztés alatt lévő gyógyszerek hatását egyszerre tanulmányozzuk a test különböző részein, írja a MIT közleménye.
A kutatók nyilatkozata szerint rendszerük lehetővé teszi pl., hogy az egyik szerv gyógyítására kifejlesztett szer egyéb szervekre gyakorolt hatásait ellenőrizzük, ami azért nagy fontosságú, mert az állatkísérletek alapján a fajok fiziológiai különbségei miatt az esetleges humán mellékhatásokat nehéz megjósolni. Mint a kutatók kifejtik, az állatkísérletek korlátozott haszna a gyógyszerfejlesztésben az elmúlt években egyre nyilvánvalóbbá vált.
A chipre helyezett humán fizióma révén megnézhető és megmérhető, hogy egy-egy szernek milyen hatása van a különböző emberi szövetekre, és az is nyomon követhető, hogy az hogyan metabolizálódik, írják tanulmányukban Collin Edington és munkatársai (Interconnected Microphysiological Systems for Quantitative Biology and Pharmacology Studies; Scientific Reports). A rendszer segítségével antitest jellegű biológiai szereket és egyéb immunterápia-formákat is tesztelni lehet, amiket különösen nehéz állatkísérletekben vizsgálni, mivel azokat az emberi immunrendszerrel való kölcsönhatás érdekében fejlesztették ki. A potenciális gyógyszerhatásokat pontosan és gyorsan modellező technológia az egyes emberek közötti genetikai és környezeti különbségek áthidalására is képes, sőt használatával az illető által szedett egyéb gyógyszerek kölcsönhatásai is feltárhatók.
Mint a kutatók hozzáteszik: a korábbi hasonló próbálkozások csak néhány szerv sejtjeinek összekötésére voltak képesek, továbbá olyan zárt mikrofolyadék-rendszert használtak, amelyek bár a folyadék be- és kiáramlását külső pumpák használatával megengedték, nem tették lehetővé a chipen belüli folyamatok manipulálását. A MIT kutatói viszont nyílt rendszert alkottak, amiben a folyamatok könnyen manipulálhatók, és a minták az elemzés érdekében könnyen eltávolíthatók. Az új rendszerben a „szervek” (a különböző szervekből származó sejtminták) közötti folyadékáramlás belső pumpák révén szabályozható, ami jól modellezi a véráramlásban keringő sejteket és a test szöveteiben áramló fehérjéket.
A komplex interakciókat modellező chip több változatban is elkészült, ezek maximum tíz féle szervtípus sejtjeit kapcsolják össze (máj, tüdő, bél, endometrium, agy, szív, hasnyálmirigy, vese, bőr, vázizom). Minden „szerv” 1-2 millió sejtből áll, és bár ezek nem modellezik a teljes szervműködést, számos fontos funkció elvégzésére képesek. A kutatók külön kiemelik, hogy a rendszerükben felhasznált sejtek közvetlenül a betegek szöveteiből érkezhetnek, nem csak a laboratóriumi felhasználásra kifejlesztett sejtvonalakból; bár ezekkel az ú.n. elsődleges sejtekkel nehezebb dolgozni, jobban reprezentálják a szervműködést.
A rendszer használatával a kutatók demonstrálták, hogy képesek egy-egy szer eljuttatására a gasztrointesztinális szövetbe (ez az orális gyógyszerbeviteli mód modellezése), majd megfigyelték, hogyan jut el a szer a többi szövetbe, és hogyan metabolizálódik. Mindeközben képesek voltak különböző méréseket is elvégezni, és azonosítani a szer különböző „szervekre” kifejtett hatását. Egy kapcsolódó tanulmányban azt is bemutatták, hogyan károsíthatja egy szer egyébként előre nem látható módon a májat a gasztrointesztinális szövet áteresztőképességének fokozásával (az áteresztő bél révén baktériumok jutottak a májszövethez, és gyulladást váltottak ki).
