A laboratóriumban nevelt apró, leegyszerűsített szervek – úgynevezett organellák – potenciálisan sokkal gyorsabbá tehetik a gyógyszerkutatást és -fejlesztést.
A tudósoknak sikerült létrehozniuk egy emberi testet egy chipen, amely több élő szövetből áll, mikroszkópos skálán.
Az emberi test legfejlettebb laboratóriumi modelljének nevezték, és felbecsülhetetlen értékűnek bizonyulhat az új gyógyszerek kifejlesztése előtt, mielőtt azokat valódi embereknél alkalmaznák.
Az apró organellák – a tényleges társaik méretének körülbelül egymilliomod részében – lényegében a kutatók tesztelő terepét jelentik, akik gyógyszerek kifejlesztésére és a betegségek elleni küzdelemre vágynak. Ez a legújabb lépés az emberi testrészek percenkénti modelljeinek laboratóriumi reprodukálásában való előrelépés hosszú sorozatában.
Az egymással összekapcsolt organellák hasonló mintáit már használták az eredmények hű reprodukálásához olyan gyógyszerek esetében, amelyek túl mérgezőek ahhoz, hogy a piacon maradjanak; a módszer olyan problémákat tárhat fel, amelyek nem találhatók meg a petri-csészékben tenyésztett állatokon vagy sejteken végzett vizsgálatok során.
Az új nagyobb verzió több szervmodellt vezet be, növelve a veszélyes mellékhatások elkapásának esélyét.
“Mikroszkópos emberi szervek létrehozása a kábítószer-tesztek számára logikus kiterjesztés az emberi léptékű szervek létrehozásával kapcsolatos munkánkra” – mondja Thomas Schupe orvostudós, a Wake Forest Regeneratív Orvostudományi Intézet (WFIRM) munkatársa.
“Sok ugyanazon technológia, amelyet emberi szinten fejlesztettünk ki, beleértve a sejtek természetes környezetét is, kiváló eredményeket hozott mikroszkópos szintre összenyomva.”
Schupe és munkatársai az általuk „biotechnológiai eszközkészletként” használt miniatűr szervek létrehozására használták fel az emberi agyat, a szívet, a májat, a tüdőt, az érrendszert és a vastagbelet.
Mindegyik organoid emberi szöveti sejtek és őssejtek apró mintájaként indult, amelyek aztán apró szervekké nőttek fel. Utánozzák az általa lemásolt valódi szerv számos funkcióját, és lehetnek erek sejtjei, immunsejtjei és kötőszöveti fibroblasztjai.
Fél tucat zsugorodott szervet hoztak egymás közelébe, hogy egy egyszerűsített emberi testet képviseljenek, lehetővé téve a kutatók számára, hogy az anatómiánk különböző részei hogyan reagálhatnak kombinálva bizonyos gyógyszerek alkalmazásakor. Ez a belátás felbecsülhetetlen lehet.
“Tudtuk, hogy be kell vonni az összes fő sejttípust, amely az eredeti szervben jelen volt” – mondja Alex Skardahl biomechanikus mérnök, Ohio Állami Egyetem. “A szervezet toxikus vegyületekre adott különböző reakcióinak szimulálásához fel kell vennünk az összes sejttípust, amely kiváltja ezeket a reakciókat.”
A csapat által kifejlesztett organellák életet adhatnak a 2D szövetmintákon korábban elvégzett teszteknek, így a szakértők teljesebb és reálisabb képet kaphatnak az adott gyógyszer hatásairól.
Mivel a preklinikai vizsgálatokból 5000-ből csak egy gyógyszer lép be a piacra, a gyógyszerfejlesztési folyamat nagy potenciállal rendelkezik a hatékonyság és a biztonság javítására.
Reális organoid alapú emberi szimulációk kidolgozásával gyorsabban, olcsóbban és sok állatkísérlet (vagy bármilyen) igény nélkül kaphatnánk új gyógyszereket.
“Az emberi szövetrendszer legfontosabb képessége az a képesség, hogy meghatározzuk, hogy egy gyógyszer mérgező-e az emberre a fejlődés nagyon korai szakaszában, és annak potenciális felhasználása a személyre szabott orvoslásban” – mondja Anthony Atala urológus, a WFIRM munkatársa.
“A problémás gyógyszerek kerülése a fejlesztés vagy a kezelés korai szakaszában szó szerint dollármilliárdokat takaríthat meg, és életeket menthet meg.”
A tanulmány a Biofabrication folyóiratban jelent meg.
