Neživý predmet, ktorý simuluje ľudský orgán znie ako hudba budúcnosti. Podľa pokroku vedcov je však táto „skutočnosť na čipe“ bližšie, než si myslíme.

Náročný proces

Farmaceutický priemysel patrí k jednému z najvyťaženejších odvetví, keďže uvedenie nového lieku na trh stojí miliardy dolárov a môže trvať aj desaťročie. Tieto vysoké finančné a časové investície výrazne prispievajú k dnešným raketovo rastúcim nákladom na zdravotnú starostlivosť.

Predklinické štúdie vychádzajú najmä z výsledkov tetovania bunkových kultúr a zvierat. Obe nanešťastie limituje slabá schopnosť napodobňovať podmienky ľudského tela. Bunkové kultúry v Petriho miske nedokážu replikovať všetky funkcie tkaniva,  ako napríklad interakciu buniek v tele alebo dynamiku živých orgánov. Čo je najzásadnejšie, zvieratá nie sú ľudia – aj pri malých genetických rozdieloch vznikajú veľké prekážky v rámci úspešného merania.

Menej než osem percent vydarených štúdií liečby rakoviny na zvieratách sa dostane do klinických skúšok na ľuďoch. Keďže zvieracie modely často nedokážu predpovedať účinky liekov na ľuďoch, tieto zlyhania by v neskoršom štádiu mohli výrazne zvýšiť náklady či zdravotné riziká pacienta.

Technologické vylepšenie

Na vyriešenie tohto problému výskumníci vyvinuli sľubný model imitujúci ľudské telo – orgán na čipe. Nielenže orgány na čipoch napodobňujú prietok krvi v tele, tieto platformy majú mikrokomory. Tie umožňujú výskumníkom integrovať viacero typov buniek. Vďaka tomu dokážu napodobniť rôzne typy buniek, ktoré sa bežne vyskytujú v orgáne. Prúd tekutiny spája tieto bunky, čo umožňuje výskumníkom študovať, ako sa medzi sebou správajú.

Napríklad model pľúc na čipe je schopný prepojiť mechanické aj fyzické vlastnosti živých ľudských pľúc. Kopíruje rozpínavosť či výdych pľúc a simuluje prepojenie medzi pľúcami a vzduchom. Schopnosť replikovať tieto vlastnosti umožňuje výskumníkom lepšie študovať poškodenie pľúc spôsobené rôznymi úrazmi.

Možné negatíva

Zatiaľ čo pľúca na čipe posúvajú hranice raného štádia farmaceutického výskumu, táto technológia nie je príliš zapojená do vývoja liekov. Hlavnou prekážkou všeobecného prijatia takýchto čipov je ich vysoká zložitosť a nízka praktickosť.

Súčasné modely orgánov na čipe sú pre bežného vedca ťažko použiteľné. Väčšina modelov je na jedno použitie a umožňuje len jeden vstup. Preto sa obmedzuje to, čo môžu výskumníci v danom čase študovať. Navyše je ich výroba nákladná a časovo aj pracovne náročná. Koniec koncov, na zníženie nákladov výskumníci často používajú najmenej zložité modely dostupné pre predklinické štúdie.

Nič nie je stratené

Zníženie technickej angažovanosti pri výrobe a používaní orgánov na čipoch je rozhodujúce, aby celá výskumná komunita mohla naplno využiť ich výhody. To si však nevyhnutne nevyžaduje zjednodušenie modelov. Populárne sú napríklad tkanivové čipy, ktoré sú štandardizované a modulárne, čo umožňuje výskumníkom ľahko zostaviť predpripravené diely, aby mohli vykonávať svoje experimenty.

Od testovania na zvieratách upustili desiatky firiem. V medicíne je však tento postup veľakrát nevyhnutný, zmení sa to niekedy? zdroj: pixabay.com

Nástup 3D tlače tiež výrazne uľahčil vývoj technologických zariadení, čo výskumníkom umožnilo priamo vyrábať celé modely tkanív a orgánov na čipoch. 3D tlač je ideálna na rýchle prototypovanie a zdieľanie dizajnu medzi používateľmi. Navyše uľahčuje hromadnú výrobu štandardizovaných materiálov.

Orgány na čipoch majú nepochybne potenciál predstaviť prelomové objavy vo výskume liekov a umožniť výskumníkom lepšie pochopiť, ako orgány fungujú v zdraví a chorobe. Zvýšenie dostupnosti tejto technológie by mohlo pomôcť vyňať model z vývoja v laboratóriu a umožniť mu, aby sa presadil v biomedicínskom priemysle.

Zdroj: www.bigthink.com

Zdroj titulnej fotografie: www.unsplash.com