Добијање нових лекова од идеје из хемијског лабораторија на тржиште потребно је много година и милијарди долара. Сваке године само неколико десетина нових лекова је одобрено за употребу у Сједињеним Државама.
Људски „органи на чипсу“ воде револуцију у испитивању безбедности лекова. Ови уређаји користе људске ћелије за моделирање структуре и функције људских органа и ткива. Тестирањем потенцијалног дејства лекова на различите органе брже од традиционалних метода, органи на чипсу могу умањити потребу за студијама на животињама и боље предвидјети који ће нови лекови ефикасно лечити људску болест.
Као део интердисциплинарног истраживачког тима радимо на „бубрегу на чипу“ да бисмо побољшали наше разумевање начина на који почињу бубрежне болести и који лекови их могу сигурно лечити.
**********
Историјски се лабораторијска испитивања нових лекова обављају у ћелијама које се гаје у посудама или тиквицама. Ако лек прође почетне сцреенинг тестове ин витро, истраживачи га следеће тестирају ин виво на живим животињама да би утврдили ефекте новог лека на цео систем уместо само једне врсте ћелија одједном. Коначно, након вишегодишњег лабораторијског испитивања, истраживачи ће тестирати нови обећавајући лек на људима да виде да ли је безбедан и ефикасан.
Проблем је у томе што 9 од 10 ових лекова никада не праве од мањих тестова на пацијенту, јер се испоставе да нису ефикасни или токсични, чак и ако су показали обећавајуће резултате на раном тестирању.
Органи на чиповима имају потенцијал да у потпуности трансформишу тај систем. У распону од величине нокта до оне кредитне картице, састоје се од флуидних канала и сићушних комора које садрже узорке људских ћелија. Чифови који се развијају у лабораторијама широм земље укључују бубрег, плућа, јетру, црева, кожу, мозак, срце, кости и репродуктивни систем.
У текућем органу на чипу, течна течност снабдева ћелије кисеоником и хранљивим материјама, слично начину на који крв одржава ћелије у људском телу. Управо овај константни проток чини ове уређаје посебним. Ћелије које се узгајају у уређајима са чиповима на органима делују више као ћелије у људском органу него ћелије које се гаје у равним посудама без протока.
Течност циркулише путем бубрега на чипу. (Алек Левине, ЦЦ БИ-НД) **********
Бубрези су невероватно важни за целокупно здравље људи. Два бубрега величине песнице уклањају лекове и нежељена једињења из тела и играју критичну улогу у одржавању правилне равнотеже соли и воде, крвног притиска и витамина Д и здравља костију. Генетска стања, па чак и лекови који се обично примењују, могу у неким околностима оштетити бубреге.
У САД-у 15 посто одраслих има болести бубрега. Али већина то чак ни не зна, јер болести бубрега често не показују симптоме док стање не напредује. Постоји хитна потреба да се схвати како болест бубрега почиње и да се развију нови сигурни и ефикасни третмани.
Овде на Универзитету Вашингтон, наш истраживачки тим о бубрезима на чипу састоји се од научника из многих различитих дисциплина, укључујући фармацију, фармацеутске науке, нефрологију (лек у бубрезима), токсикологију, биохемију и биоинжињеринг.
У партнерству са Нортис, Инц., локалном биотехнолошком компанијом, наш тим је створио мали уређај - величине пословне визитке - са до три сићушне епрувете, свака хиљадану величину капљице воде, која садржи 5000 људи ћелије бубрега. Када се ситне количине течности испумпају кроз епрувете, ћелије бубрега су изложене важним сигналима који помажу ћелијама у чипу да се понашају као да су у живом бубрегу.
Открили смо да ћелије бубрега ослобађају сигнале - зване биомаркере - о повредама када су изложене познатим бубрежним токсинима. Наше истраживање показало је да ћелије на чипу ослобађају маркере повреда који се обично виде у урину људи са оштећењем бубрега. Испитивање старијом методом, коришћењем ћелија на тањирима, није показало оштећења истим третманом. Ово сугерише да је бубрег на чипу можда бољи од постојећих метода при предвиђању да ли ће нови лек изазвати оштећење бубрега код људи.
Ови уређаји обављају бољи посао тестирања како молекули утичу на живе људске ћелије. (Алек Левине, ЦЦ БИ-НД) **********
Сада када смо постигли ове обећавајуће резултате, научни тимови широм земље почињу да повезују различите органе заједно како би реплицирали сложенији мулти-органски систем и дали бољи увид у то како лекови утичу на људе. На пример, били смо у стању да повежемо јетру на чипу и бубрег на чипу да научимо како биљни екстракт који се користи у неким биљним лековима, званим аристолохична киселина, оштећује бубрежне ћелије. Ова истрага чипа-чипа појачава потребу за међусобно повезаним органима на чипу да би реплицирали сложену механику у људском телу.
У наредној години, наш пројекат бубрега на чипу биће један од неколико послатих у Међународну свемирску станицу где мала гравитација убрзава промене у ћелијама, понекад узрокујући здравствене проблеме астронаутима. Свемирска станица би могла бити савршено место да сазнате више о бубрежним болестима недељама, а не годинама или деценијама.
Органи на чипсу такође се могу користити за откривање нових циљева дроге. Наш тим оцењује бубрег на чипу као алат за персонализацију одабира и дозирања лекова код људи који болују од рака бубрега, полицистичних болести бубрега и хроничних болести бубрега. Остале лабораторије са органима широм земље проучавају болести имуног система, мозга, плућа, срца и крвних судова. Радећи заједно, десетине истраживачких тимова развијају ову нову технологију за револуцију открића лекова, што води ка развоју бољих и сигурнијих лекова за све.
Овај чланак је првобитно објављен у часопису Тхе Цонверсатион.
Цатхерине Иеунг, доцентка за науку у области фармације, Универзитет Васхингтон
Едвард Келли, ванредни професор фармације, Универзитет у Васхингтону
Јонатхан Химмелфарб, директор Института за истраживање бубрега и професор медицине Универзитета Васхингтон
