Πολλές εφευρέσεις δεν είναι εξίσου ακριβές για να δημιουργήσουν ή είναι πιθανό να αποτύχουν όπως και τα νέα φάρμακα.
Εκτιμάται ότι, κατά μέσο όρο, η ανάπτυξη και δοκιμή ενός νέου φαρμακευτικού ναρκωτικού διαρκεί πλέον 10 χρόνια και κοστίζει σχεδόν 1, 4 δισεκατομμύρια δολάρια. Περίπου 85 τοις εκατό δεν το κάνουν ποτέ από τις πρώτες κλινικές δοκιμές, και από εκείνους που το κάνουν, μόνο οι μισοί έχουν εγκριθεί από την FDA για να πάνε στην αγορά. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους τα ναρκωτικά κοστίζουν τόσο πολύ.
Τώρα, τα καλά νέα. Οι επιστήμονες που επικεντρώνονται στο πώς να βελτιώσουν τις πιθανότητες επιτυχίας και να επιταχύνουν τη διαδικασία διατηρώντας παράλληλα ασφαλή τα ναρκωτικά έχουν αναπτύξει μια πολλά υποσχόμενη καινοτομία: "όργανα σε ένα τσιπ". Είναι σχεδόν αυτά που ακούγονται σαν μικροσκοπικές λειτουργικές εκδοχές ανθρώπινων οργάνων που καλλιεργούνται σε μια συσκευή περίπου το μέγεθος μίας κάρτας μνήμης του υπολογιστή.
Το τελευταίο άλμα προς τα εμπρός προέρχεται από μια ομάδα βιοϊατρικών μηχανικών στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο. Νωρίτερα αυτή την εβδομάδα, σε ένα άρθρο του περιοδικού Nature Materials, αυτοί οι επιστήμονες εξήγησαν πώς μπορούσαν να αποκτήσουν ιστούς καρδιάς και ήπατος για να αναπτυχθούν σε ένα μικρό, τρισδιάστατο σκαλωσιά, με κηρήθρα με τεχνητά αιμοφόρα αγγεία και μετά προσέξτε τα όργανα να λειτουργούν όπως θα μπορούσαν μέσα στο ανθρώπινο σώμα.
Ονομάζουν τη συσκευή τους ένα αγγείο και σύμφωνα με τον επικεφαλής της ομάδας Milica Radisic, οι δυνατότητές του ξεπερνούν την επανάσταση στη διαδικασία δοκιμών φαρμάκων. Προβλέπει μια μέρα που θα μπορούσε να εμφυτευτεί σε ένα ανθρώπινο σώμα για να επισκευάσει νοσούντα ή κατεστραμμένα όργανα.
"Είναι πολύ πολυλειτουργικό και λύνει πολλά προβλήματα στον χώρο της μηχανικής ιστών", δήλωσε ο Radisic, καθηγητής στο Ινστιτούτο Βιοϊατρικών και Βιοϊατρικής Μηχανικής του πανεπιστημίου, σε δελτίο τύπου. "Είναι πραγματικά επόμενη γενιά."
Κατασκευή μικρο-οργάνων
Οι ερευνητές έχουν ήδη τη δυνατότητα να αναπτύσσουν ιστούς οργάνων σε εργαστήρια, αλλά γενικά σε επίπεδη πλάκα και οδηγούν σε ένα δισδιάστατο μοντέλο διαφορετικό από αυτό που πραγματικά συμβαίνει μέσα μας. Αυτό περιορίζει το πόσο οι ερευνητές μπορούν να μάθουν για την αποτελεσματικότητα και τον κίνδυνο να χρησιμοποιήσουν ένα νέο φάρμακο για τη θεραπεία ενός συγκεκριμένου οργάνου.
Αλλά η τεχνολογία όπως το AngioChip παρέχει μια πιο ρεαλιστική, αν και μικροσκοπική, έκδοση ανθρώπινων οργάνων και αυτή, λέει ο Radisic, θα επιτρέψει στους ερευνητές να εντοπίσουν νωρίς τα φάρμακα που αξίζουν να προχωρήσουν σε κλινικές δοκιμές. Θα μπορούσε επίσης να μειώσει σημαντικά την ανάγκη δοκιμής σε ζώα.
Η κατασκευή της συσκευής δεν ήταν μικρή πρόκληση. Ο μεταπτυχιακός φοιτητής Boyang Zhang έπρεπε πρώτα να χρησιμοποιήσει μια τεχνική που ονομάζεται 3D σφράγιση για να δημιουργήσει εξαιρετικά λεπτά στρώματα από ένα διαυγές, εύκαμπτο πολυμερές. Κάθε στρώμα περιείχε ένα πρότυπο διαύλων όχι ευρύτερο από μια ανθρώπινη τρίχα. Αυτά θα χρησίμευαν ως αιμοφόρα αγγεία του οργάνου.
Στη συνέχεια έστειλε με το χέρι τα στρώματα και χρησιμοποίησε το υπεριώδες φως για να προκαλέσει μια χημική αντίδραση που τα συγκόλλησε μαζί. Αυτό δημιούργησε τη σκαλωσιά γύρω από την οποία θα μεγάλωνε το όργανο. Για να δουν αν η εφεύρεσή τους θα λειτουργούσε πραγματικά, οι ερευνητές την εμφύτευσαν σε έναν αρουραίο. Ήταν ενθουσιασμένοι που είδαν το αίμα να διέρχεται από τα στενά κανάλια της συσκευής χωρίς να θρομβώνεται.
Έπειτα έλιναν ένα AngioChip σε ένα υγρό γεμάτο με ζωντανά ανθρώπινα καρδιακά κύτταρα. Σύντομα, αυτά τα κύτταρα άρχισαν να αναπτύσσονται μέσα και έξω από τα τεχνητά αιμοφόρα αγγεία ακριβώς όπως θα μπορούσαν σε ένα ανθρώπινο σώμα. Καθώς τα κύτταρα συνέχισαν να αναπτύσσονται τον επόμενο μήνα, η ευέλικτη συσκευή άρχισε να δρα σαν ένα πραγματικό όργανο, τελικά συμβάλλοντας και επεκτείνοντας σε ένα σταθερό ρυθμό, ακριβώς όπως ένας καρδιακός παλμός.
"Αυτό που κάνει το AngioChip μοναδικό είναι ότι χτίσαμε ένα αγγειακό σύστημα στον ιστό" εξηγεί ο Zhang. "Αυτό το δίκτυο πλοίων θα μας βοηθήσει στο μέλλον να συνδέσουμε πολλά όργανα μαζί, όπως ακριβώς συνδέονται τα όργανα μας στο σύστημα αίματος μας".
Αντικατάσταση των μοσχευμάτων;Οι μηχανικοί δημιούργησαν ένα συκώτι σε ένα τσιπ με τον ίδιο τρόπο. Με την πάροδο του χρόνου, άρχισε να συμπεριφέρεται σαν το ανθρώπινο ομόλογό της, παράγοντας ουρία, το κύριο συστατικό στα ούρα και επίσης μεταβολίζοντας τα ναρκωτικά. Τελικά, οι επιστήμονες θα μπορούν να συνδέουν μάρκες διαφορετικών οργάνων για να δουν όχι μόνο πώς ένα φάρμακο θα επηρέαζε κάθε όργανο, αλλά και τον αντίκτυπό του και στους δυο τους ταυτόχρονα.
Ή, όπως πρότεινε ο Radisic, ένας όγκος και καρδιακά κύτταρα θα μπορούσαν να συνδεθούν μεταξύ τους για να δουν ποια φάρμακα θα μπορούσαν να καταστρέψουν τον όγκο χωρίς να βλάψουν την καρδιά.
"Τα μικρότερα αγγεία σε αυτόν τον ιστό ήταν εξίσου πλατιά με την ανθρώπινη τρίχα, αλλά το αίμα ήταν ακόμα σε θέση να ρέει εύκολα μέσα από αυτά", δήλωσε ο Radisic. "Αυτό σημαίνει ότι θα μπορέσουμε να οικοδομήσουμε όγκους ανθρώπων σε ζώα χρησιμοποιώντας αυτήν την πλατφόρμα για να βοηθήσουμε να ανακαλύψουν νέα, πιο αποτελεσματικά αντικαρκινικά φάρμακα. "
Σαφώς, τα εργαστηριακά όργανα έχουν την δυνατότητα να φέρουν πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια και ταχύτητα στη διαδικασία ελέγχου των φαρμάκων. Αλλά όταν το AngioChip μπορεί να εμφυτευτεί στους ανθρώπους, σημειώνει ο Radisic, θα μπορούσε να αντικαταστήσει την ανάγκη για μεταμόσχευση οργάνων από άλλο άτομο. Αντ 'αυτού, τα όργανα θα μπορούσαν να αναπτυχθούν με κύτταρα που λήφθηκαν από τον ξενιστή, γεγονός που θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά τον κίνδυνο απόρριψης.
Κατά μέσο όρο, 21 άνθρωποι πεθαίνουν κάθε μέρα επειδή δεν υπάρχουν κατάλληλα όργανα για μεταμοσχεύσεις.
Το επόμενο βήμα για την ομάδα του Πανεπιστημίου του Τορόντο είναι να συνεργαστεί με έναν κατασκευαστή για να αναπτύξει μια διαδικασία για την κατασκευή πολλαπλών AngioChips ταυτόχρονα. Αυτή τη στιγμή, είναι χέρι χτισμένο, ένα κάθε φορά.
