Nu multe invenții sunt la fel de scumpe pentru a crea sau ar putea să eșueze ca noile medicamente.
Se estimează că, în medie, dezvoltarea și testarea unui nou medicament farmaceutic durează acum 10 ani și costă aproape 1, 4 miliarde de dolari. Aproximativ 85 la suta nu fac niciodata studiile clinice timpurii, iar dintre cele care o fac, doar jumatate sunt de fapt aprobate de FDA pentru a iesi pe piata. Acesta este unul dintre motivele pentru care medicamentele costă atât de mult.
Acum, veștile bune. Oamenii de știință care se concentrează pe cum să îmbunătățească șansele de succes și să accelereze procesul, menținând siguranța drogurilor, au dezvoltat o inovație promițătoare: „organe pe un cip.” Sunt cam cum arată - versiuni minuscule și funcționale ale organelor umane crescute pe un dispozitiv aproximativ dimensiunea unui stick de memorie computer.
Cel mai recent salt înainte vine de la o echipă de ingineri biomedicali de la Universitatea din Toronto. La începutul acestei săptămâni, într-un articol din jurnalul Nature Materials, acești oameni de știință au explicat cum au reușit să obțină atât țesuturile inimii, cât și ficatul să crească pe un eșafod mic, tridimensional, acoperit cu miere cu vase de sânge artificiale subțiri de păr și apoi urmăriți organele să funcționeze așa cum ar fi în interiorul corpului uman.
Ei numesc dispozitivul lor un AngioChip și, potrivit șefului echipei, Milica Radisic, potențialul său depășește revoluționarea procesului de testare a drogurilor. Ea are în vedere o zi în care ar putea fi implantată într-un corp uman pentru a repara organele bolnave sau deteriorate.
„Este într-adevăr multifuncțional și rezolvă multe probleme în spațiul de inginerie a țesuturilor”, a spus Radisic, profesor la Institutul de Biomateriale și Inginerie Biomedicală al universității, într-un comunicat de presă. „Este cu adevărat generația viitoare.”
Construirea mini-organelor
Cercetătorii sunt deja capabili să crească țesutul de organ în laboratoare, dar este, în general, pe o farfurie plană și are ca rezultat un model bidimensional diferit de ceea ce se întâmplă de fapt în noi. Aceasta limitează cât de mult pot învăța cercetătorii despre eficacitatea și riscul de a utiliza un medicament nou pentru a trata un anumit organ.
Dar tehnologie precum AngioChip oferă o versiune mai realistă, dacă este minusculă, a organelor umane și care, spune Radisic, va permite cercetătorilor să identifice din timp acele medicamente care merită să treacă la studiile clinice. De asemenea, ar putea reduce foarte mult nevoia de a le testa pe animale.
Construirea dispozitivului nu a fost o mică provocare. Studentul absolvent Boyang Zhang a trebuit să folosească mai întâi o tehnică numită ștampilare 3D pentru a crea straturi extrem de subțiri dintr-un polimer clar și flexibil. Fiecare strat conținea un model de canale nu mai larg decât un păr uman. Acestea ar servi drept vase de sânge ale organului.
Apoi a stivuit manual straturile și a folosit lumina UV pentru a provoca o reacție chimică care i-a topit. Asta a creat schela în jurul căreia va crește organul. Pentru a vedea dacă invenția lor ar funcționa efectiv, cercetătorii au implantat-o la un șobolan. Au fost încântați să vadă sângele care trece prin canalele înguste ale dispozitivului, fără a face cheaguri.
Apoi au scăldat un AngioChip într-un lichid umplut cu celule vii ale inimii umane. Curând, acele celule au început să crească în interiorul și în afara vaselor de sânge artificiale la fel cum ar fi într-un corp uman. Pe măsură ce celulele au continuat să crească în luna următoare, dispozitivul flexibil a început să acționeze ca un organ real, în cele din urmă contractându-se și extinzându-se într-un ritm constant, la fel ca o bătăi de inimă.
„Ceea ce face ca AngioChip să fie unic este că am construit un sistem vascular în țesut”, explică Zhang. „Această rețea de vase ne va ajuta, în viitor, să conectăm mai multe organe la fel ca modul în care organele noastre sunt legate între ele în sistemul nostru de sânge.”
Înlocuirea transplanturilor?Inginerii au creat un ficat pe un cip la fel. Cu timpul, și ea a început să se comporte ca omologul său uman, producând uree, principalul compus din urină și, de asemenea, metabolizând medicamente. În cele din urmă, oamenii de știință vor fi capabili să conecteze cipuri ale diferitelor organe pentru a vedea nu numai cum ar afecta un medicament fiecare organ, ci și impactul său asupra ambelor persoane în același timp.
Sau, după cum a sugerat Radisic, o tumoră și celule cardiace ar putea fi legate între ele pentru a vedea care medicamente ar putea distruge tumora fără a dăuna inimii.
"Cele mai mici vase din acest țesut au fost la fel de largi ca un păr uman, dar sângele a fost în continuare capabil să curgă cu ușurință prin ele, a spus Radisic. Acest lucru înseamnă că vom putea construi tumori umane la animale folosind această platformă pentru a ajuta descoperă medicamente anti-cancer noi, mai eficiente. "
În mod clar, organele cultivate în laborator au potențialul de a aduce mult mai multă precizie și rapiditate în procesul de testare a medicamentului. Dar, după ce AngioChip poate fi implantat la om, notează Radisic, ar putea înlocui nevoia de transplant de organe de la o altă persoană. În schimb, organele ar putea fi cultivate cu celule prelevate de la gazdă, ceea ce ar putea reduce semnificativ riscul de respingere.
În medie, 21 de oameni mor în fiecare zi, deoarece organele adecvate nu sunt disponibile pentru transplanturi.
Următorul pas pentru echipa Universității din Toronto este să lucreze cu un producător pentru a dezvolta un proces pentru construirea mai multor AngioChips în același timp. În acest moment, sunt construite manual, câteodată.
