Установено е, че животинските модели за тестване на лекарства и други медицински лечения имат няколко сериозни недостатъка. В някои случаи тези методи са неетични и жестоки. Освен това, тези проучвания невинаги са в състояние да прогнозират точно физиологията на човека. Много от тези проучвания идват с големи разходи, което означава, че някои лекарства никога няма да стигнат до фазата на тестване.
Изследователи от цял свят работят върху разработването на миниатюрни човешки органи, които потенциално биха могли да заменят опитите с животни и да ускорят изследванията върху наркотиците. Техните експерименти показват, че тази нововъзникваща технология често може да предскаже реакцията на тялото на наркотици и болести, без да използва живи субекти. Фармацевтичната индустрия проявява интерес към тази развиваща се технология в областта на здравеопазването, която помага да се стимулират нейните иновации.
Орган-на-чип за тестване на лекарства
Орган на чип е устройство, създадено чрез методите за производство на микрочипове. Той съдържа непрекъснато перфузирани камери, облицовани с живи човешки клетки. Размерът на малката памет на компютъра, това устройство имитира биологията и функциите на истинските органи и е надграждане на съществуващите системи, които се използват днес (като живи клетки, отгледани в петриева чиния).
Учените вече са разработили различни органи на чипове - белия дроб, сърцето, червата и черния дроб.
Например, белодробна клетка съдържа двата белодробни и капилярни клетки, едната от които е изложена на кръвна среда, а другата - на въздуха. Това дава на учените поглед към частта от белия дроб, в която се извършва обменът на газ. Това е районът, в който често се наблюдават белодробни проблеми като инфекции и рак.
Чувствителността на белия дроб е гъвкава, така че се простира и се свива много като човешки дроб - възпроизвеждайки функцията на живия орган.
Технологията "organs on chips" произхожда от лабораториите на Института за биологично вдъхновени инженерни системи на Уис в Харвардския университет. Някои търговски компании вече произвеждат чипове, които също така възпроизвеждат болен орган. Други се фокусират върху начина, по който наркотиците - както вече одобрени, така и новоразработени - се държат в тези устройства в сравнение с човешкото тяло. Тъй като фармацевтичните компании са съгласни, че инвестирането в чип технологията е достойно преследване, по-нататъшните инвестиции и последващите им усъвършенствания ще направят органите на чипове още по-полезни в бъдеще.
Миналата година Emulate Inc. обяви изследователско сътрудничество с Джонсън и Джонсън и института "Уис", за да оцени платформата им за тромбоза на чип, която потенциално би могла да се използва за тестване на лекарства, за които е известно, че причиняват кръвни съсиреци. Чипът моделира различни фактори, които могат да допринесат за развитието на кръвен съсирек. Ако бъде успешна, тази технология може да се използва в клинични проучвания с лекарства, за да се сведе до минимум рискът от някои лекарства - като имунотерапия и онкологични лекарства - известен с възможните странични ефекти, свързани с кръвосъсирването.
Последният напредък в отглеждането на рудмиментарни органи от стволови клетки може да подпомогне и технологията "ор-а-чип". Експериментите показват, че човешките стволови клетки могат да бъдат програмирани да произвеждат различни видове тъкани. Макар че това ще отнеме известно време, преди тази техника да може да се използва за растеж на персонализирани органи за пациенти с трансплантация, тя вече може да се приложи за растеж на човешка тъкан за модели на органи на чип.
Ще има ли скоро Човек на чип?
Учените в института "Уис" сега работят по амбициозен проект: Те се стремят да свързват различни органи на чипове, за да създадат реплика на цялото човешко тяло.
Това би могло да подпомогне изследванията на наркотиците по един несравним начин. Многобройни ин витро "субекти" могат да бъдат тествани и анализирани за техния отговор на определено лекарство за кратък период от време.
Homo chippiens , тъй като моделът е наречен хумористично, също е изследван от Американската агенция за опазване на околната среда като алтернативен модел за изследване на въздействието на токсините в околната среда, като ефекта на диоксин и Бисфенол А (BPA) върху човешкия черен дроб.
В момента почти всяко ново лекарство все още се нуждае от продължително клинично изпитване, както и да бъде тествано първо на хората, преди да се появи на пазара. Развитието на миниатюрни човешки органи може да направи процеса на разработване по-кратък, като прескочи част от протокола за изпитване на ново лекарство. Някои експерти обаче предупреждават, че чиповете не могат да обхванат пълната сложност на човешкия орган и че тази технология има ограничения, които ще трябва да бъдат разгледани, преди те да станат полезни като истински алтернативи на реалните органи.