Malutkie, uproszczone narządy hodowane w laboratorium – znane jako organelle – mogą potencjalnie znacznie przyspieszyć proces badań i opracowywania leków.
Naukowcom udało się stworzyć ludzkie „ciało na chipie”, składające się z kilku żywych tkanek w mikroskopijnej skali.
Został nazwany najbardziej zaawansowanym laboratoryjnym modelem ludzkiego ciała i może okazać się nieoceniony w opracowywaniu nowych leków, zanim zostaną zastosowane na prawdziwych ludziach.
Maleńkie organelle – wielkości około jednej milionowej ich prawdziwych odpowiedników – są zasadniczo poligonem doświadczalnym dla naukowców, którzy chcą opracowywać leki i zwalczać choroby. To najnowszy krok w długiej serii postępów w zakresie możliwości odtwarzania miniaturowych modeli części ludzkiego ciała w laboratorium.
Podobne wzorce wzajemnie połączonych organelli zostały już wykorzystane do wiernego odtworzenia wyników dla leków, które są zbyt toksyczne, aby pozostać na rynku; metoda może ujawnić problemy, których nie stwierdzono w testach przeprowadzanych na zwierzętach lub na komórkach hodowanych na płytkach Petriego.
Nowa, większa wersja wprowadza więcej modeli organów, zwiększając szanse na złapanie niebezpiecznych skutków ubocznych.
„Tworzenie mikroskopijnych ludzkich narządów do testowania leków jest logicznym rozszerzeniem naszej pracy nad tworzeniem narządów na skalę ludzką” – mówi naukowiec Thomas Schupe z Instytutu Medycyny Regeneracyjnej Wake Forest (WFIRM).
„Wiele z tych samych technologii, które opracowaliśmy na poziomie ludzkim, w tym bardzo naturalne środowisko, w którym żyją komórki, również dawało doskonałe wyniki po skompresowaniu do mikroskopijnych poziomów”.
Schupe i współpracownicy wykorzystali to, co określają jako „zestaw narzędzi biotechnologicznych”, aby stworzyć miniaturowe narządy obejmujące ludzki mózg, serce, wątrobę, płuca, układ naczyniowy i okrężnicę.
Każdy organoid zaczynał jako maleńka próbka ludzkich komórek tkankowych i komórek macierzystych, z których następnie rozwijały się maleńkie narządy. Naśladują wiele funkcji prawdziwego narządu, który kopiują, i mogą obejmować komórki naczyń krwionośnych, komórki odpornościowe i fibroblasty tkanki łącznej.
Pół tuzina skurczonych organów zostało połączonych blisko siebie, aby przedstawić uproszczone ludzkie ciało, pozwalając naukowcom zobaczyć, jak różne części naszej anatomii mogą reagować w połączeniu, gdy stosowane są określone leki. Ten wgląd może być nieoceniony.
„Wiedzieliśmy, że musimy uwzględnić wszystkie główne typy komórek, które były obecne w oryginalnym narządzie” – mówi inżynier biomechaniki Alex Skardahl z Ohio State University. „Aby zasymulować różne reakcje organizmu na toksyczne związki, musieliśmy uwzględnić wszystkie typy komórek, które wyzwalają te reakcje”.
Opracowane przez zespół organelle mogą ożywić testy przeprowadzone wcześniej na próbkach tkanek 2D, dając ekspertom pełniejszy i bardziej realistyczny obraz skutków, jakie może mieć dany lek.
Ponieważ tylko 1 na 5000 leków wchodzących na rynek z badań przedklinicznych wchodzi na rynek, proces opracowywania leku ma ogromny potencjał w zakresie poprawy skuteczności i bezpieczeństwa.
Moglibyśmy otrzymać nowe leki szybciej, mniej kosztownie i bez dużej (lub jakiejkolwiek) potrzeby przeprowadzania testów na zwierzętach, gdyby opracowano realistyczne symulacje ludzi oparte na organoidach.
„Najważniejszą zdolnością ludzkiego układu tkankowego jest zdolność określenia, czy lek jest toksyczny dla ludzi na bardzo wczesnym etapie rozwoju, oraz jego potencjalne zastosowanie w medycynie spersonalizowanej” – mówi urolog Anthony Atala z WFIRM.
„Unikanie problematycznych leków na wczesnych etapach rozwoju lub leczenia może dosłownie zaoszczędzić miliardy dolarów i potencjalnie uratować życie”.
Badanie zostało opublikowane w Biofabrication.
